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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A JET/BEAM CUTTING DEVICE HAVING A CUTTING TOOL, A COMPUTER-IMPLEMENTED METHOD FOR THE AUTOMATIC DETERMINATION AND GENERATION OF MOVEMENT COMMANDS FOR CONTROLLING A CUTTING TOOL OF A JET/BEAM CUTTING DEVICE, AND JET/BEAM CUTTING DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/224697
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a jet/beam cutting device (15) comprising a cutting tool (21) by means of which at least one workpiece part (18) can be removed from a workpiece (16) along a cutting contour (17) by cutting. According to said method, at least one cutting plan (48) is established for the workpiece (16) and defines at least one cutting contour (17) for at least one workpiece part (18) to be removed from the workpiece (16) by cutting (step a)). The relative position of the workpiece (16) and/or of the cutting plan (48) and/or of the workpiece part (18) to be removed by cutting is determined (step b)). The relative position of the at least one contact point (32) on the workpiece support (30; 130) is subsequently determined (step c)). Finally, at least one risk area (28) on the cutting contour (17) of the one workpiece part (18) to be removed by cutting is determined (step d)), and then at least one initial cutting point (29) and/or at least one cutting free point (129) is determined for the cutting tool (21) along the cutting contour (17) of the workpiece part (18) to be removed by cutting. The invention further relates to a computer-implemented method and to a jet/beam cutting device (15).

Inventors:
BADER ROLAND (CH)
Application Number:
PCT/EP2018/071697
Publication Date:
December 13, 2018
Filing Date:
August 09, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BYSTRONIC LASER AG (CH)
International Classes:
B23K26/38; B23K26/70; G05B19/4061
Domestic Patent References:
WO2016020411A12016-02-11
Foreign References:
DE102014200208B32015-06-11
DE102012212566A12014-01-23
US9031688B22015-05-12
EP3159093A12017-04-26
US8455787B22013-06-04
US9031688B22015-05-12
DE102014200208B32015-06-11
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWAELTE SCHWARZ & BALDUS (DE)
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Claims:
Patenta nsp rüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Strahlschneidvorrichtung (15) mit einem Schneidwerkzeug (21) mittels dem zumindest ein Werkstückteil (18) aus einem Werkstück ( 16) entlang einer Schneidkontur ( 17) heraustrennbar ist, wobei die Strahlschneidvorrichtung ( 15) eine Werkstückauflage (30 ; 130) mit einer

Mehrzahl an Auflagepunkten (32) zur Aufnahme eines Werkstücks ( 16) aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst :

a) Festlegen zumindest eines Schneidplans (48) für das Werkstück ( 16) mit wenigstens einer Schneidkontur ( 17) für zumindest ein, aus dem Werkstück ( 16) herauszutrennendes Werkstückteil ( 18);

b) Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks ( 16) und/oder des Schneidplans (48) und/oder des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) in Bezug auf die Werkstückauflage (30; 130);

c) Ermitteln zumindest der relativen Position des zumindest einen Auflagepunkts (32) der Werkstückauflage (30; 130), unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18);

d) Ermitteln von zumindest einem Risikobereich (28) an der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18), bei welchem beim Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) an diesem Risikobereich (28) ein Kippen des zumindest einen herauszutrennenden

Werkstückteils ( 18) möglich ist;

e) Bestimmen zumindest eines Anschnittpunkts (29) und/oder eines Freischnittpunkts ( 129) für das Schneidwerkzeug (21) an der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18), unter Berücksichtigung des zumindest einen erkannten Risikobereichs (28) an der

Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadu rch geke n nze ich net , dass spätestens im Schritt e) die Koordinaten (xA, VA) des zumindest einen bestimmten Anschnittpunkts (29) und/oder die Koordinaten (xF, VF) des zumindest einen bestimmten Freischnittpunkts ( 129) in einer Speichereinrichtung (50, 250) gespeichert werden . Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadu rch geke n nze ich net , dass nach dem Schritt e) ein Schneidprozess mit dem Schneidwerkzeug (21) ausgehend von dem zumindest einen bestimmten Anschnittpunkt (29) und/oder endend an dem zumindest einen bestimmten Freischnittpunkt ( 129) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) ausgeführt wird, vorteilhaft gefolgt von einer Positionierungsbewegung des Schneidkopfs (20), ausgehend von dem bestimmten Freischnittpunkt ( 129).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadu rch geken nze ich net , dass an zumindest einem Schneidkonturpunkt ( 19) der Schneid kontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) und/oder zumindest an einem zum Schneid konturpunkt ( 19) benachbarten Schneidkonturpunkt der Schneidkontur ( 17) eine Bearbeitungskraft (FB) ermittelt wird, welche vom Schneidwerkzeug (21 ) auf das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil ( 18) ausgeübt wird, wobei die Bearbeitungskraft (FB) vorteilhaft in Abhäng igkeit von zumindest einem Schneidparameter des Schneidwerkzeugs (21 ) ermittelt wird, wobei der zumindest eine Schneidparameter des Schneidwerkzeugs (21 ) weiter vorteilhaft zumindest ein Schneidwerkzeugparameter, wie Schneidgasdruck, Düsenabstand, Düsendurchmesser, Düsenform ist, und/oder wobei der zumindest eine Schneidparameter zumindest ein Positionierungsparameter, wie Positionierungsgeschwindigkeit,

Positionierungsbeschleunigung, Positionierungsrichtung ist, welcher nach dem Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) der Positionierungsbewegung des Schneidwerkzeugs (21) zugrunde liegt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadu rch geken nze ich net , dass nach dem Schritt c) das Ermitteln zumindest eines Werkstückteilparameters des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) erfolgt, vorteilhaft der Schwerpunkt (SP) oder zumindest eine Schwerelinie (SL) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18), und/oder das Ermitteln zumindest eines Polygonparameters eines Auflagepolygons (37) innerhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (18), vorteilhaft eine Auflagelinie (38) des Auflagepolygons (37) erfolgt, und anschliessend

das Bestimmen einer zulässigen Kraft (Fz) an zumindest einem Schneidkonturpunkt ( 19) der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18), vorteilhaft an mehreren Schneidkonturpunkten (19) der Schneidkontur (17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (18) erfolgt,

mithilfe des zumindest einen Werkstückteilparameters und/oder des zumindest einen Polygonparameters und der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts (32) der Werkstückauflage (30) unterhalb des Werkstücks (16) oder unterhalb des herauszutrennenden Werkstückteils ( 18), oder

mithilfe des zumindest einen Werkstückteilparameters und/oder des zumindest einen Polygonparameters und zumindest einem Abstand (hk, hs) der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts (32) der Werkstückauflage (30) unterhalb des Werkstücks ( 16) oder unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (18), zu dem zumindest einen Schneidkonturpunkt (19) der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (18), erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 5, dadu rch geke n nze ich net , dass im Schritt d) ein Kräftevergleich der zulässigen Kraft (Fz) mit zumindest einem zuvor bestimmten Kippkraftsch rankenwert an zumindest dem einen Schneidkonturpunkt ( 19) der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) erfolgt, wobei vorteilhaft der Kräftevergleich abhängig von der zuvor bestimmten Bearbeitungskraft (FB) an zumindest einem der Schneidkonturpunkte (19) der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) erfolgt, wobei weiter vorteilhaft die zuvor bestimmte Bearbeitungskraft (FB) mit einem Sicherheitsfaktor multipliziert wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadu rch geke n nzeich net , dass im Schritt d) auf Basis des Kräftevergleichs der zumindest eine Risikobereich (28) bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadu rch geke n nze ich net , dass im

Kräftevergleich zumindest ein risikoarmer Bereich (75) von Schneidkonturpunkten ( 19) der Schneidkontur ( 17) bestimmt wird, in dem die zulässige Kraft (Fz) zumindest einen minimalen Kippkraftsch rankenwert überschreitet, und/oder dass im Kräftevergleich zumindest ein risikofreier Bereich (80) von Schneidkonturpunkten ( 19) der Schneidkontur (17) bestimmt wird, in dem die zulässige Kraft (Fz) zumindest einen maximalen Kippkraftsch rankenwert überschreitet.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadu rch geke n nze ich net , dass der

Kräftevergleich mit einem minimalen und/oder maximalen Kippkraftschrankenwert erfolgt, wobei dieser vorteilhaft von einer minimalen und oder maximalen Bearbeitungskraft (FB) abgeleitet wird . 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadu rch geken nze ich net , dass nach dem Schritt b) ein Ermitteln der Lage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteil Parameters relativ zur Lage des zumindest einen Polygonparameters des Auflagepolygons (37) erfolgt und/oder die Parität der zulässigen Kraft (Fz) bestimmt wird und/oder vorteilhaft geprüft wird, ob der in Schritt d) ermittelte zumindest eine Risikobereich (28) alle

Schneidkonturpunkte ( 19) der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) umfasst.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadu rch geke n nze ich net , dass zumindest ein Mikrosteg (43) in der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) belassen wird und/oder zumindest ein weiteres herauszutrennendes Werkstückteil vom Schneidwerkzeug zerkleinert wird .

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadu rch geke n nze ich net , dass das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks ( 16) und/oder des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) in Bezug auf die Werkstückauflage (30) (Schritt b)), und/oder das Ermitteln zumindest der relativen Position des zumindest einen Auflagepunkts (32) der Werkstückauflage (30), unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) (Schritt c)), mit zumindest einer Erkennungseinrichtung (27) erfolgt, wobei die zumindest eine Erkennungseinrichtung (27) eine Sensorik der

Strahlschneidvorrichtung ( 15) beinhaltet, die vorteilhaft am Schneidkopf (20) der Strahlschneidvorrichtung ( 15) lokalisiert ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadu rch geken nze ich net , dass die Sensori k aus einer Gruppe von optischen Detektoren, berührungslosen Abstandsmesseinrichtungen und einer Kamera besteht, wodurch vorteilhaft zumindest eine Kante des Werkstücks ( 16) und/oder eine Kante des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) detektiert wird .

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadu rch geken nze ich net , dass das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks (16) in Bezug auf die Werkstückauflage (30) (Schritt b)), durch zumindest einen mechanischen Anschlag der Strahlschneidvorrichtung ( 15) für das Werkstück ( 16) erfolgt. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadu rch geke n nze ich net , dass nach dem Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks ( 16) auf einer Werkstückauflage (30) (gemäss Schritt b)) und nach dem Ermitteln des zumindest einen Risikobereichs (28) (gemäss Schritt d)), eine Neupositionierung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) oder des Werkstücks ( 16), vorteilhaft abhängig von einem zuvor erstellten oder abgeänderten Schneidplan (48) am Werkstück ( 16), erfolgt, und/oder vorteilhaft zumindest die Auflagepunkte (32), welche unterhalb des Werkstücks ( 16) oder des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) liegen, neu positioniert werden .

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadu rch geke n nze ich net , dass das Ermitteln von zumindest einem Risi kobereich (28) an der Schneidkontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) (Schritt d )) und/oder das Bestimmen des zumindest einen Anschnittpunkts (29) und/oder eines Freischnittpunkts ( 129) für das Schneidwerkzeug (21 ) (Schritt e)) von der Geometrie der Schneidkontur ( 17) insbesondere von der Schneidkonturkrümmung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) abhängt, wobei vorteilhaft der Anschnittpunkt (29) an einem konvexen Schneidkonturabschnitt des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) ausgewählt wird, und/oder vorteilhaft die Auswahl des Anschnittpunkts (29) für das Schneidwerkzeug (21 ) an der Schneid kontur ( 17) des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) mithilfe zumindest einer Selektionsgeraden (40, 41 ) bestimmt wird, welche zu der Schneidkonturpunktnormalen (42) um einen Selektionswinkel (ß) geneigt ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadu rch geke n nze ich net , dass die bestimmten Anschnittpunkte (29) oder bestimmten Freischnittpunkte ( 129) der herauszutrennenden Werkstückteile ( 18) am Werkstück ( 16) zum Optimieren der Schneidreihenfolge und/oder des Positionierungswegs des Schneidwerkzeugs (21 ) am Werkstück ( 16) gereiht werden und das Ausführen des Schneidprozesses an einem der bestimmten Anschnittpunkte (29) oder Freischnittpunkte (129) erfolgt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadu rch geke n nze ich net , dass vor dem Schritt b) die Konturgrösse des herauszutrennenden Werkstückteils (18) bestimmt wird und vorteilhaft einer zuvor definierten Konturgrössenklasse zugeordnet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadu rch geke n nze ich net , dass die Verfahrensschritte und Elemente in einem virtuellen Raum abgebildet sind, wobei die Werkstückauflage (30) virtuell ist und der zumindest eine Schneidplan (48) zumindest eine Information zur Lage und/oder Ausrichtung der virtuellen Werkstückauflage ( 130) relativ zum virtuellen Werkstück (216) aufweist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadu rch geke n nzeich net , dass eine Schar von Schneidplänen (48, 49) mit zumindest einem weiteren Schneidplan (49) festgelegt wird, wobei die Lage und/oder Ausrichtung der virtuellen Werkstückauflage (130) in jedem Schneidplan (48, 49) der Schar verschieden und in x- und y- Richtung versetzt ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadu rch geken nze ich net , dass jener Schneidplan (48, 49) aus der Schar von Schneidplänen (48; 49) ausgewählt wird, welcher die grösste Übereinstimmung der zumindest einen Information zur Lage und/oder Ausrichtung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) relativ zur virtuellen Werkstückauflage ( 130) mit einer tatsächlich ermittelten Lage und/oder Ausrichtung der Werkstückauflage (30) der Strahlschneidvorrichtung ( 15) relativ zum Werkstück ( 16) aufweist.

22. Verfahren nach dem einem der Ansprüche 1 bis 21, dadu rch geken nze ich net , dass der Schneidplan (48) hinsichtlich der tatsächlichen Lage der Werkstückauflage (30) relativ zum Werkstück ( 16) optimiert wird .

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, geken nze ich net du rch das

Bestimmen einer Abfolge von wenigstens zwei Anschnittpunkten (29) und/oder Freischnittpunkten (129) für das Schneidwerkzeug (21) an den Schneidkonturen ( 17) von zumindest zwei in der Abfolge nacheinander herauszutrennenden Werkstückteilen ( 18), unter Berücksichtigung von mehr als einem erkannten Risikobereich (28) an den Schneidkonturen ( 17) der zumindest zwei nacheinander herauszutrennenden Werkstückteile (18).

24. Verfahren nach Anspruch 1 oder 23, dadu rch geken nzeich net , dass die zwei nacheinander herauszutrennenden Werkstückteile ( 18) benachbart zueinander, vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind .

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückteile ( 18) derart ausgewählt werden, dass der dazwischenliegende Positionierungsweg frei von geschnittenen Werkstückteilen ist.

26. Computerimplementiertes Verfahren zum automatischen Bestimmen und Erzeugen von Geometrieelementen und/oder Bewegungsbefehlen zum Steuern eines Schneidwerkzeugs (21 ) einer Strahlschneidvorrichtung ( 15), welches das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 oder 1 bis 25, ausführt, wobei nach dem Schritt e) das automatische Erzeugen und Speichern von zumindest einem Datensatz mit Geometrieelementen und/oder zumindest einem Bewegungsbefehl, vorteilhaft mehreren Datensätzen mit Geometrieelementen und/oder mehreren Bewegungsbefehlen, welche zumindest die zumindest eine Anschnittkontur (39) angeben und/oder zumindest die Bewegung des Schneidwerkzeugs (21 ) zum zumindest einen Anschnittpunkt (29) oder zum zumindest einen Freischnittpunkt ( 129) angeben, erfolgt. 27. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 26, dadu rch geke n nze ich net , dass die gespeicherten Datensätze mit Geometrieelementen und/oder die gespeicherten Bewegungsbefehle, welche zumindest die zumindest eine Anschnittkontur (39) und/oder zumindest die Bewegung des Schneidwerkzeuges (21 ) zum zumindest einen Anschnittpunkt (29) und/oder zum zumindest einen Freischnittpunkt ( 129) angeben, an d ie

Steuerungseinrichtung (60) der Strahlschneidvorrichtung ( 15) übermittelt werden .

28. Strahlschneidvorrichtung ( 15) mit einem Schneidwerkzeug (21), einer Werkstückauflage (30), einer Steuereinrichtung (60) und zumindest einer Speichereinrichtung (50; 250) sowie einer Erkennungseinrichtung (27) gemäss

Anspruch 12 und/oder einem mechanischen Anschlag gemäss Anspruch 14 adaptiert zum Ausführen der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25 oder 1 bis 27.

Description:
Verfahren zur Steuerung einer Strahlschneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug, ein computerimplementiertes Verfahren zum automatischen Bestimmen und Erzeugen von Bewegungsbefehlen zum Steuern eines Schneidwerkzeugs einer Strahlschneidvorrichtung, sowie

Strahlschneidvorrichtung zum Ausführen der Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Strahlschneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug nach dem Anspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum automatischen Bestimmen und Erzeugen von Bewegungsbefehlen zum Steuern eines Schneidwerkzeugs einer Strahlschneidvorrichtung nach dem Anspruch 21, sowie eine Strahlschneidvorrichtung zum Ausführen der Verfahren nach Anspruch 23.

In industriellen Strahlschneidvorrichtungen, beispielsweise

Laserstrahlschneidvorrichtungen oder andere Fluidstrahlschneid Vorrichtungen insbesondere Flachbettschneidvorrichtungen werden Werkstückteile unterschiedlicher Grösse und Form aus Werkstücken, beispielsweise Blechtafeln, ausgeschnitten. Dabei kommt es insbesondere bei dünneren Blechen häufig vor, dass die auf einer Werkstückauflage positionierten Werkstückteile (bzw. Schneidobjekte) nach dem Freischnitt verkippen und im weiteren Schneidvorgang mit dem Schneidkopf kollidieren. Dies führt zu Produktionsausschuss und Beschädigungen am Schneidkopf. Problematisch sind hauptsächlich Werkstückteile von kleinerer bis mittlerer Abmessung (50-400 mm Länge) und dünner bis mittlerer Werkstückdicke (bis zu 8 mm Dicke), sowie Werkstückteile, die grössere Innenkonturen oder eine komplexe Aussenkontur aufweisen.

Um die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung in der Strahlschneidvorrichtung zu minimieren, gibt es Strahlschneidvorrichtungen, welche mithilfe einer Sensorik aktiv die Kollision des Schneidkopfs mit dem verkippten Werkstückteil erkennen und den Positionierungsweg des Schneidkopfs so ändern, dass teure Beschädigungen am Schneidkopf und an der Strahlschneidvorrichtung verhindert werden.

Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass ein Verschieben des Werkstücks erfolgt und/oder eine Intervention eines Benutzers der Strahlschneidvorrichtung notwendig ist. Darüber hinaus ist es nicht auszuschliessen, dass der Schneidkopf trotzdem Schaden nimmt. Die US 8,455,787 B2 offenbart eine Laserstrahlschneidvorrichtung, wobei ein Werkstück auf einer Werkstückauflage mit mehreren Auflagepunkten positioniert wird. Der Laserstrahl des Laserschneid kopfs wird relativ zum Werkstück bewegt und schneidet dabei die Werkstückteile aus dem Werkstück. Die Laserstrahlschneidvorrichtung umfasst eine Bewertungseinheit, welche bei bekannter Werkstückauflage und bekannten zu schneidenden Werkstückteil das Verkippen des Werkstückteils bewertet. Um ein anschliessendes Kollidieren des Schneidkopfs mit einem verkippten Werkstückteil zu verhindern, wird der Schneidkopf vertikal bzw. horizontal neu positioniert. Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass das Verkippen des geschnittenen Werkstückteils aus dem Werkstück nicht verhindert wird. Dies hat zu Folge, dass der Schneidkopf mehrmals neu positioniert werden muss und der Positionierungsweg des Schneidkopfs und somit die Schneidprozessdauer dadurch verlängert wird.

Die US 9,031,688 B2 offenbart eine Vorrichtung zum Erstellen eines Schachtelungsplans für ein auf einer Strahlschneidvorrichtung platziertes Werkstück, wobei die Werkstückauflage berücksichtigt wird. Dabei wird die geometrische Anordnung der aus dem Werkstück herauszutrennenden Werkstückteile unter Berücksichtigung der Auflagepunkte der Werkstückauflage und der Werkstückteilschwerpunkte iterativ so bestimmt, dass die Auflagestabilität aller Werkstückteile möglichst maximal wird.

Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass die Position der Auflagepunkte relativ zum Werkstück vor dem Erstellen des Schachtelungsplans bekannt sein muss. Dies ist bei heute gängigen Beladesystemen für Werkstücke auf die Werkstückauflage nicht möglich. Da das Erstellen des Schachtelungsplans eine lange Rechenzeit benötigt, ist das Verfahren auf heute gängigen Anlagen nicht praktikabel. Zudem wird zur Beurteilung der Stabilität nur der Schwerpunkt der Werkstückteile herangezogen, wodurch sich nur die statische Auflagestabilität von kleinen Teilen verbessern lässt, da nur kleine Teile statisch instabil auf der Werkstückauflage aufliegen können. Die DE 10 2014 200 208 B3 zeigt ein Verfahren zur trennenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Strahlschneidvorrichtung. Es wird vor dem Bearbeitungsprozess eine Sicherheitszone um das zu trennende Werkstückteil definiert, welche die Kollision des getrennten und verkippten Werkstückteils mit dem Schneidkopf der Strahlschneidvorrichtung verhindert. Dabei wird die Verkippungshöhe des getrennten Werkstückteils berechnet und daraus die Sicherheitszone um das zu trennende Werkstückteil definiert. Weiter werden Halteteile für jedes zu trennende Werkstückteil am Werkstück ausgewählt und die Bearbeitungsreihenfolge der Werkstückteile mittels der Halteteile bestimmt. Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass die getrennten Werkstückteile nach dem Freischnitt verkippen und somit die Bearbeitungsprozesswege des Schneidkopfs bei einem komplexen Schneidplan verlängert wird.

Die WO 2016/020411 AI offenbart einen Prozess zur trennenden Bearbeitung eines Werkstückteils mit einem Schneidstrahl und einem Arbeitsgasstrahl. Das Werkstück wird auf einer Werkstückauflage positioniert und vom Schneidstrahl freigeschnitten. Dabei wirkt der Gasdruck des Schneidstrahls auf die Schneidkontur des Werkstückteils und würde selbst bei einem statisch stabilen Werkstückteil ein Verkippen nach dem Freischnitt verursachen. Um das Verkippen zu verhindern, wird der Schneidkopf in einem zweiphasigen Verfahrschritt gezielt weg positioniert, wobei aus der Druckzone des Schneidgasstrahls herausgefahren und in eine Gassogzone neben der Düsenbohrung hineingefahren wird. Dadurch wird der auf das geschnittene Teil wirkende Druckimpuls minimiert, welche aufgrund des Abschaltens des Schneidstrahls am Freischnittpunkt wirkt, ein Verkippen des getrennten Werkstückteils verhindern soll. Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass die Wirkung des Gassogs sehr klein ist und dadurch bereits bei leicht grösseren Abständen der Auflagepunkte bzw. der Auflagelinien der Werkstückauflage das Verkippen des getrennten Werkstückteils nicht verhindert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, Verfahren zur Steuerung einer Strahlschneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, welches das Verkippen von herauszutrennenden Werkstückteilen auf der Werkstückauflage nach deren Freischneiden effektiv verhindert. Weiter ist es die Aufgabe der Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum automatischen Bestimmen und Erzeugen von Bewegungsbefehlen zum Steuern eines Schneidwerkzeugs einer Strahlschneid Vorrichtung zu schaffen, sowie eine Strahlschneidvorrichtung zum Ausführen der Verfahren zu schaffen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Figuren und in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Steuerung einer Strahlschneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug mittels dem zumindest ein Werkstückteil aus einem Werkstück entlang einer Schneidkontur heraustrennbar ist, wobei die Strahlschneidvorrichtung eine Werkstückauflage mit einer Mehrzahl an Auflagepunkten zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist, ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: Festlegen zumindest eines Schneidplans für das Werkstück mit wenigstens einer Schneidkontur für zumindest ein, aus dem Werkstück herauszutrennenden Werkstückteil (Schritt a)).

Anschliessend erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks und des Schneidplans und des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)).

Alternativ oder ergänzend erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks oder des Schneidplans oder des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)).

Weiter alternativ oder ergänzend erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks und des Schneidplans in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)).

Weiter alternativ oder ergänzend erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks und des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)). Weiter alternativ oder ergänzend erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Schneidplans und des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b) ).

Anschliessend erfolgt das Ermitteln der relativen Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage, unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt c)). Alternativ oder ergänzend erfolgt das Ermitteln der Anzahl der Auflagepunkte der Werkstückauflage, unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, bzw. der Auflagepunkte die einem Werkstückteil bzw. Schneidobjekt zugeordnet sind. Daraufhin erfolgt das Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, bei welchem, bei einem Freischneiden des herauszutrennenden Werkstückteils in diesem Risikobereich ein Kippen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils möglich ist (Schritt d)). Hierbei werden die für ein Verkippen des Werkstücks nach dem Heraustrennen wesentlichen Faktoren beachtet.

Weiter erfolgt das Bestimmen zumindest eines Anschnittpunkts für das Schneidwerkzeug an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, unter Berücksichtigung des zumindest einen erkannten Risikobereichs an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt e)).

Alternativ oder ergänzend erfolgt das Bestimmen zumindest eines Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, unter Berücksichtigung des zumindest einen erkannten Risikobereichs an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt e)).

Mit diesem Verfahren in allen der genannten Varianten, ist der Anschnittpunkt bzw. der Freischnittpunkt am zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteil so auswählbar, dass beim Freischneiden bzw. Heraustrennen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, also bei dem Schneidobjekt, ein Kippen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils bzw. Schneidobjekts unterbunden wird. Da der zumindest eine bestimmte Anschnittpunkt bzw. der zumindest eine bestimmte Freischnittpunkt vom zuvor ermittelten zumindest einen Risikobereich abhängig ist bzw. dieser berücksichtigt wird, ist ein vorab definierter Schneidplan schnell mit dem Schneidwerkzeug der Strahlschneidvorrichtung schneidbar, ohne dass das Schneidwerkzeug von einem gekippten herauszutrennenden Werkstückteil beschädigt wird. Es versteht sich, dass Risikobereiche für jedes herauszutrennende Werkstückteil bestimmt und bei der Festlegung der jeweiligen Anschnittpunkte bzw. der Freischnittpunkte berücksichtigt werden können. Zudem können die geschnittenen herauszutrennenden Werkstückteile problemlos mit einer gängigen automatischen Entladevorrichtung entnommen werden, ohne dass dabei die herauszutrennenden Werkstückteile beschädigt, verbogen oder zerkratzt werden. Somit ist jeder noch so komplexe Schneidprozess unterbrechungsfrei und ohne Ausschuss von herauszutrennenden Werkstückteilen oder vom gesamten Werkstück durchführbar und deshalb kostengünstig ausführbar.

Die beschriebenen Varianten in den genannten Verfahrensschritten sind innerhalb eines Verfahrensschritts optional anzuwenden und verfahrensschrittü bergreifend beliebig kombinierbar. Ein Schneidplan umfasst zumindest ein herauszutrennendes Werkstückteil im Werkstück, welches vom Schneidwerkzeug der Strahlschneidvorrichtung aus dem Werkstück herauszutrennen ist. Das herauszutrennende Werkstückteil wird dabei von einer Schneidkontur eingefasst. Der Schneidplan wird vor dem Anschnitt des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils am Werkstück erzeugt, beispielsweise über eine geeignete Softwareapplikation in einem Computer.

Bei mehreren herauszutrennenden Werkstückteilen im Werkstück sind mehrere Schneidreihenfolgen der herauszutrennenden Werkstückteile im Schneidplan möglich, welche alle vorab mit diesem Verfahren zur Steuerung einer Strahlschneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug bestimmbar sind. Die Schneidkontur des herauszutrennenden Werkstückteils besteht aus einer Mehrzahl von Schneidkonturpunkten.

Vorzugsweise werden vor oder während dem Bestimmen zumindest eines Anschnittpunkts und/oder Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt e)), die Koordinaten des zumindest einen bestimmten Anschnittpunkts und/oder Freischnittpunkts in einer Speicherei nrichtung gespeichert.

Damit liegt eine grössere Auswahl von Anschnittpunkten bzw. Freischnittpunkten für das Schneidwerkzeug an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils vor und somit ist der günstigste Anschnittpunkt bzw. Freischnittpunkt für das Schneidwerkzeug der Strahlschneidvorrichtung unter Beachtung des ggf. ermittelten zumindest einen Risikobereichs auswählbar, wobei deren Koordinaten anschliessend für weitere Optimierungsschritte berücksichtigbar sind. Vorteilhaft werden im Schritt e) mehrere Anschnittpunkte oder mehrere Freischnittpunkte für das Schneidwerkzeug unter Beachtung des ggf. ermittelten zumindest einen Risikobereichs an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils bestimmt. Weiter vorteilhaft werden die mehreren Anschnittpunkte oder mehreren Freischnittpunkte unter Berücksichtigung von mehreren zuvor bestimmten Risikobereichen an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils bestimmt.

Damit wird bei der Auswahl eines geeigneten Anschnittpunkts und/oder Freischnittpunkts vorab ein Kippen des herauszutrennenden Werkstückteils beim Heraustrennen verhindert.

Bevorzugt wird nach dem Schritt e) ein Schneidprozess mit dem Schneidwerkzeug ausgehend von dem zumindest einen bestimmten Anschnittpunkt ausgeführt, wobei der Schneidprozess das Schneiden entlang der Schneidkontur mit dem Schneidwerkzeug umfasst. Damit wird ein präzises Heraustrennen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils gewährleistet, ohne dass dieses verkippt und damit störend für die weitere Schneidbearbeitung des Werkstücks sein kann.

Alternativ wird nach dem Schritt e) ein Schneidprozess mit dem Schneidwerkzeug ausgehend von dem zumindest einen Anschnittpunkt entlang der Schneidkontur bis zum Freischnittpunkt des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ausgeführt, womit die zuvor angeführten Vorteile gelten und ein Kippen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verhindert wird .

Bevorzugt erfolgt das Schneiden entlang der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils mit dem Schneidwerkzeug bis ein Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils aus dem Werkstück erwirkt wird, womit der Anschnittpunkt und der Freischnittpunkt identisch sind und ein präzises Schneiden des herauszutrennenden Werkstückteils ermöglicht wird.

Vorteilhaft erfolgt nach dem Schneidprozess des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils eine Positionierungsbewegung des Schneidkopfs, ausgehend von dem bestimmten Freischnittpunkt.

Vorteilhaft ist der Einstichpunkt des Schneidstrahls des Schneidwerkzeugs vom zumindest einen Anschnittpunkt beabstandet, womit das Werkstückteil von ggf. entstehenden Einstechspritzern und Konturverletzungen weitgehend verschont bleibt. Nach dem Einstechen wird der Schneidstrahl in einer Schneidbewegung, welche der Anschnittkontur entspricht, an die Schneidkontur, d.h. auf den Anschnittpunkt, geführt. Dabei kann, nicht abschliessend aufgezählt, die Anschnittkontur eine Strecke bestimmter Länge, welche unter einem bestimmten Winkel auf die Schneidkontur übergeht, oder eine Strecke bestimmter Länge, gefolgt von einem Übergangsradius auf die Schneidkontur, sein. Es ist aber auch möglich, dass direkt am Anschnittpunkt eingestochen wird, also keine Anschnittkontur verwendet wird. Im Folgenden wird auf die Erwähnung der Anschnittkontur, als vor dem Anschnittpunkt zu schneidendes Geometrieelement verzichtet, da dieses keinerlei Bedeutung für das Kippverhalten des nachfolgend zu schneidenden Werkstückteils hat.

Vorzugsweise wird eine Bearbeitungskraft an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils bestimmt, welche für die genaue mechanische Berechnung des Kippverhaltens und somit zur Ermittlung des Risikobereichs verwendet werden kann.

Die bestimmte Bearbeitungskraft am zumindest einen Schneid konturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ist jene Kraft, die aufgrund des Schneidstrahls des Schneidwerkzeugs auf diesen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des herauszutrennenden Werkstückteils beim Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils tatsächlich wirkt.

Alternativ oder ergänzend wird die Bearbeitungskraft zumindest an einem zum zumindest einen Schneidkonturpunkt benachbarten Schneidkonturpunkt der Schneidkontur bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von der Geometrie der Schneidkontur an diesen Schneidkonturpunkten, womit eine höhere Flexibilität in der Auswahl des Anschnittpunkts bzw. Freischnittpunkts gegeben ist.

Vorteilhaft wird die Bearbeitungskraft in Abhängigkeit von zumindest einem Schneidparameter des Schneidwerkzeugs bestimmt, womit beispielsweise die Bearbeitungskraft des Schneidstrahls nach dem Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils aus dem Werkstück genau berücksichtigt werden kann. Weiter vorteilhaft ist der zumindest eine Schneidparameter des Schneidwerkzeugs, welcher zur Bestimmung der Bearbeitungskraft herangezogen werden kann, zumindest ein Schneidwerkzeugparameter, wie ein Schneidgasdruck, ein Düsenabstand, ein Düsendurchmesser, eine Düsenform, womit eine verbesserte Bestimmung der Kippstabilität des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ermöglicht wird. Die Erfindung hat erkannt, dass zur Beurteilung der Stabilität nicht nur der Schwerpunkt der Werkstückteile heranzuziehen ist, durch den sich nur die statische Auflagestabilität optimieren lässt, sondern dass es andere zu beachtende Parameter gibt, die einen Einfluss auf die Lagestabilität der Werkstückteile haben und in den bekannten Lösungen nicht berücksichtigt werden. So wurde von der Erfindung erkannt, dass der Prozessgas- bzw. Schneidgasdruck eine erhebliche Kraft auf das Werkstückteil ausübt, die auch bei statisch stabiler Auflage des herauszutrennenden Werkstückteils ein Verkippen unmittelbar nach dem Schneiden verursachen kann. Diese relevanten Schneidparameter, wie insbesondere der Schneidgasdruck werden erfindungsgemäss bei der Bestimmung des Risikobereichs mit einbezogen.

Alternativ oder ergänzend ist der zumindest eine Schneidparameter des Schneidwerkzeugs, welcher zur Bestimmung der Bearbeitungskraft herangezogen werden kann, zumindest ein Positionierungsparameter, wie eine Positionierungsgeschwindigkeit, eine Positionierungsbeschleunigung, eine Positionierungsrichtung, welcher unmittelbar nach dem Freischneiden des herauszutrennenden Werkstückteils der Positionierungsbewegung des Schneidkopfs zugrunde liegt. Die Erfindung hat erkannt, dass auch die Positionierungsparameter unmittelbar nach dem Freischnitt des Werkstückteils für die Bestimmung des Risikobereichs wichtig sein können.

Mit den genannten Schneidwerkzeug- und Positionierungsparametern ist eine genaue Berechnung der Bearbeitungskraft, welche zum Zeitpunkt des Freischneidens wirkt, möglich, wodurch das Kippverhalten des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils vor der Bearbeitung des Werkstücks und damit die Risikobereiche genau bestimmt werden können.

Vorzugsweise wird nach dem Ermitteln der relativen Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage, unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt c)), zumindest ein Werkstückteilparameter des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ermittelt, womit weiter die genaue Berechnung des Kippverhaltens des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ermöglicht wird.

Vorteilhaft wird als zumindest ein Werkstückteilparameter des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, der Schwerpunkt des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verwendet, womit die Auflagestabilität des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils einfach bestimmbar ist.

Weiter vorteilhaft wird als zumindest ein Werkstückteilparameter des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils zumindest eine Schwerelinie des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verwendet, womit eine flexiblerer Stabilitätsparameter verwendbar ist.

Weiter vorteilhaft wird als zumindest ein Werkstückteilparameter des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils die Schneidkonturkrümmung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verwendet, womit in Kombination mit der ermittelten Position von zumindest einem Auflagepunkt der Werkstückauflage, die Kippstabilität des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils genauer ermittelbar ist.

Alternativ oder ergänzend zur zuvor genannten Ermittlung des zumindest einen Werkstückteilparameters des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, erfolgt das Ermitteln zumindest eines Polygonparameters eines Auflagepolygons innerhalb des herauszutrennenden Werkstückteils. Damit wird eine vereinfachte Abbildung der Auflagesituation des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils erkennbar.

Dabei ist das Auflagepolygon definiert als das konvexe umfassende Polygon aller Auflagepunkte der Werkstückauflage, welche innerhalb des betrachteten herauszutrennenden Werkstückteils liegen.

Vorteilhaft wird als zumindest ein Polygonparameter eines Auflagepolygons, eine Auflagelinie des Auflagepolygons verwendet, womit die Auflagestabilität des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils besonders einfach bestimmbar ist. Beispielsweise wird eine nächstliegende Auflagelinie oder zusätzlich mindestens eine übernächstliegende Auflagelinie verwendet, womit eine erhöhte Flexibilität im Verfahren ermöglicht wird. Dadurch wird die genaue mechanische Berechnung der Kippneigung der herauszutrennenden Werkstückteile unter Berücksichtigung des Schneidwerkzeugs ermöglicht. Weiter vorteilhaft wird als zumindest ein Polygonparameter eines Auflagepolygons eine Anzahl von Eckpunkten des Auflagepolygons verwendet, womit eine besonders einfache Bestimmung des zumindest einen Polygonparameter erfolgt.

Anschliessend erfolgt das Bestimmen einer zulässigen Kraft an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils mithilfe des zumindest einen Werkstückteilparameters und der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage innerhalb des Werkstücks (Variante 1).

Die zulässige Kraft ist als jene Kraft definiert, bei deren Wirkung auf den jeweiligen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur das herauszutrennende Werkstückteil im Moment des Freischneidens verkippt.

Alternativ oder ergänzend erfolgt das Bestimmen der zuvor genannten zulässigen Kraft an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils mithilfe des zumindest einen Polygonparameters und der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage innerhalb des Werkstücks (Variante 2 bzw. Variante 3).

In einer weiteren Alternative erfolgt das Bestimmen der zuvor genannten zulässigen Kraft an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils mithilfe des zumindest einen Werkstückteilparameters und zumindest einem Abstand der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage innerhalb des Werkstücks zu dem zumindest einen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Variante 4).

In einer weiteren Alternative oder ergänzend zur vorgenannten Variante erfolgt das Bestimmen der zulässigen Kraft an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils mithilfe des zumindest einen Polygonparameters und zumindest einem Abstand der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage innerhalb des Werkstücks zu dem zumindest einen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Variante 5 bzw. Variante 6).

Vorteilhaft erfolgt das Bestimmen der zulässigen Kraft an mehreren Schneidkonturpunkten der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, womit beispielsweise eine umfassende Bestimmung der zulässigen Kraft an zumindest einer Teilkontur der Schneidkontur vorzugsweise an der gesamten Schneidkontur erfolgt und die Flexibilität im Verfahren erhöht wird.

Vorteilhaft wird der zumindest eine Abstand der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage innerhalb des herauszutrennenden Werkstückteils zu dem zumindest einen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verwendet.

Vorteilhaft erfolgt das Bestimmen der zulässigen Kraft mithilfe des Schwerpunkts und zumindest einer Auflagelinie des Auflagepolygons der ermittelten Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage innerhalb des herauszutrennenden Werkstückteils, welche zueinander zumindest einen Abstand aufweisen, sowie zumindest einem Abstand zwischen der zumindest einen Auflagelinie und dem zumindest einen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, womit eine besonders effektive Bestimmung der zulässigen Kraft möglich ist. Bevorzugt erfolgt während dem Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)), ein Kräftevergleich der zulässigen Kraft mit zumindest einem zuvor bestimmten Kippkraftschrankenwert an zumindest dem einen Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, womit vor dem Schneiden mit dem Schneidwerkzeug der Strahlschneidvorrichtung Risikobereiche an der Schneidkontur, also Bereiche der Schneidkontur ohne Kippsicherheit beim Freischnitt, und risikofreie Bereiche der Schneidkontur, also Bereiche die eine ausreichende Kippsicherheit aufweisen, bestimmbar sind . Die Kippsicherheit gibt somit dabei für jeden Schneidkonturpunkt der Schneidkontur das Verhältnis von zulässiger Kraft und dem zuvor bestimmten Kippkraftschrankenwert an.

Vorteilhaft erfolgt der Kräftevergleich mit einem Kippkraftschrankenwert, abhängig von der zuvor bestimmten Bearbeitungskraft an zumindest einem der Schneidkonturpunkte der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, womit vor dem Schneiden mit dem Schneidwerkzeug der Strahlschneidvorrichtung die Kippsicherheit gewährleistet ist.

Weiter vorteilhaft wird die zuvor bestimmte Bearbeitungskraft mit einem Sicherheitsfaktor multipliziert, womit die Kippsicherheit weiter erhöht wird und somit das Verkippen des herauszutrennenden Werkstückteils aus dem Werkstück sicher unterbunden wird.

Vorzugsweise wird der ermittelte zumindest eine Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)), auf Basis des Kräftevergleichs bestimmt. Damit lässt sich ein besonders exaktes Ermitteln des zumindest einen Risikobereichs ausführen.

Bevorzugt wird im Kräftevergleich zumindest ein risikoarmer Bereich von Schneidkonturpunkten der Schneidkontur bestimmt, in dem die zulässige Kraft zumindest einen minimalen Kippkraftsch rankenwert überschreitet, womit mehrere Anschnittpunkte und/oder Freischnittpunkte in einem Bereich (einer Teilmenge von Schneidkonturpunkten) der Schneidkontur bestimmt werden können, welche nur ein geringes Risiko des Kippens beim Freischneiden aufweisen und in weiterer Folge die Reihenfolge von mehreren zu schneidenden bzw. herauszutrennenden Werkstückteilen optimiert werden kann. Hierbei können ausgewählte Positionierungsparameter des Schneidwerkzeugs berücksichtigt werden.

Alternativ oder ergänzend wird im Kräftevergleich zumindest ein risikofreier Bereich von Schneidkonturpunkten der Schneidkontur bestimmt, in dem die zulässige Kraft zumindest einen maximalen Kippkraftsch ran kenwert überschreitet, womit mehrere Anschnittpunkte und/oder Freischnittpunkte in einem Bereich (einer Teilmenge von Schneidkonturpunkten) der Schneidkontur bestimmt werden können, welche sicher kein Kippen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils beim Freischneiden bewirken und womit unter Berücksichtigung eines oder mehreren beliebigen Positionierungsparametern des Schneidwerkzeugs der Anschnittpunkt und/oder Freischnittpunkt in diesem Bereich der Schneidkontur ausgewählt werden kann.

Vorzugsweise erfolgt der Kräftevergleich der zulässigen Kraft mit einem minimalen Kippkraftsch rankenwert, bei dessen Überschreitung zumindest ein risikoarmer Bereich vorliegt. In diesem Bereich kann eine schnelle dreiachsige Positionierbewegung, insbesondere eine anfänglich horizontale Positionierungsbewegung des Schneidwerkzeugs der Strahlschneidvorrichtung nach dem Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils erfolgen. Vorteilhaft wird der minimale Kippkraftschrankenwert von der minimalen Bearbeitungskraft abgeleitet, welche nach dem Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils des Werkstücks entsteht. Dadurch kann bei Überschreiten der minimalen Bearbeitungskraft an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur ein Kippen des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verhindert werden. Damit kann eine auf heutigen Strahlschneidvorrichtungen, beispielsweise

Flach bettstrahlschneidvorrichtung, übliche schnelle dreiachsige Positionierbewegung ausgeführt werden, welche nur eine minimale Bearbeitungskraft zum Zeitpunkt des Freischneidens und im darauffolgenden kurzen Zeitraum der Interaktion auf das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil ausübt. Mit dreiachsig ist eine Positionierungsbewegung des Schneidkopfs gemeint, die simultan zur Bewegung der horizontalen Antriebsachsen X, Y auch eine Bewegung der vertikalen Antriebsachse Z beinhaltet. Alternativ oder ergänzend erfolgt der Kräftevergleich der zulässigen Kraft mit einem maximalen Kippkraftschrankenwert, bei dessen Überschreitung zumindest ein risikofreier Bereich vorliegt. In diesem Bereich kann auch eine einfache Positionierungsbewegung des Schneidwerkzeugs der Strahlschneidvorrichtung nach dem Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils des Werkstücks erfolgen. Damit kann der Schneidkopf unmittelbar nach dem Freischneiden vertikal angehoben werden, und das herauszutrennende Werkstückteil verkippt nicht, obschon der Schneidstrahl während der vertikalen Bewegung mit voller Kraft auf das Werkstückteil einwirkt. Es versteht sich, dass hierbei andere Positionierungsparameter für die Positionierungsbewegung des Schneidkopfs verwendet werden, als beim vorgenannten dreiachsigen Positionierungsverfahren.

Vorteilhaft wird der maximale Kippkraftschrankenwert von einer maximalen Bearbeitungskraft abgeleitet, welche ihrerseits aus den Schneidwerkzeugparametern und Positionierungsparametern berechnet werden kann. Damit wird die maximal mögliche Kraft, die das Schneidwerkzeug zum Zeitpunkt des Freischneidens auf das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil des Werkstücks ausübt, herangezogen, und der risikofreie Bereich kann sehr genau ermittelt werden.

Es versteht sich, dass die Schneidkonturpunkte der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, welche nicht in den vorgenannten risikoarmen und risikofreien Bereichen liegen, den Risikobereich gemäss Schritt d) bilden. Es versteht sich weiter, dass neben einem minimalen und maximalen Kippkraftschrankenwert auch weitere tiefer- und höherliegende, insbesondere dazwischenliegende Schrankenwerte möglich sind, welche die Ermittlung von weiteren abgestuften Bereichen ermöglichen, und somit feine Abstufungen bei der Auswahl der Positionierungsparameter der Positionierungsbewegung nach dem Freischneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ermöglichen.

Bevorzugt erfolgt nach dem Schritt b), eine Ermittlung der Lage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteil Parameters relativ zur Lage des zumindest eines Polygonparameters des Auflagepolygons, womit die statische Auflagestabilität des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ermittelt wird . Die statische Auflagestabilität eines herauszutrennenden Werkstückteils ändert sich, wenn beispielsweise ein herauszutrennendes Werkstückteil innerhalb eines weiteren herauszutrennenden Werkstückteils angeordnet ist und das eine herauszutrennende Werkstückteil vor dem aussen liegenden weiteren herauszutrennenden Werkstückteil herausgetrennt wird. Alternativ oder ergänzend zur Ermittlung der Lage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteil Parameters relativ zur Lage des zumindest einen Polygonparameters des Auflagepolygons, wird die Parität der zulässigen Kraft bestimmt. Somit wird bei einer negativen zulässigen Kraft, eine ungünstige Auflagestabilität des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils einfach feststellbar und mit den bereits genannten Vorteilen kombinierbar.

Vorteilhaft erfolgt, alternativ oder ergänzend zur Ermittlung der Lage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteilparameters relativ zur Lage des zumindest eines Polygonparameters des Auflagepolygons, ein Prüfen ob der in Schritt d) bestimmte zumindest eine Risikobereich alle Schneidkonturpunkte der Schneidkontur umfasst. Sofern dies zutrifft, kann eine Neupositionierung des Werkstücks oder des herauszutrennenden Werkstückteils erfolgen.

Vorzugsweise wird zumindest ein Mikrosteg in der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils belassen, womit zumindest ein herauszutrennendes Werkstückteil vor dem Verkippen gesichert wird. Beispielsweise wird ein Mikrosteg bei einem Werkstück dann notwendig, wenn der in Schritt d) bestimmte zumindest eine Risikobereich alle Schneidkonturpunkte der Schneidkontur umfasst, d.h., wenn der minimale Kippkraftschrankenwert auf keinem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur von der zulässigen Kraft erreicht wird, oder wenn die Auflagestabilität zu gering ist. Dabei wird der zumindest eine Mikrosteg meist bei Aussenkonturen von herauszutrennenden Werkstückteilen angewendet.

Wird ein Mikrosteg in einer Schneidkontur eines Werkstückteils belassen, existiert für dieses Werkstückteil kein Freischnittpunkt sondern nur ein oder mehrere Anschnittpunkte.

Vorteilhaft wird zumindest ein Mikrosteg derart ausgeführt, dass bei der trennenden Bearbeitung der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils zumindest ein Streckenabschnitt vor dem Freischnittpunkt unbearbeitet bleibt, wodurch es nicht zum Freischnitt und somit nicht zum Verkippen des Werkstückteils kommt. Dadurch kann die gesamte Schneidkontur ebenfalls unterbrechungsfrei geschnitten werden, wie bei der trennenden Bearbeitung ohne Mikrosteg.

Weiter vorteilhaft wird der zumindest eine Mikrosteg an jenem Schneid konturpunkt oder an jener Teilmenge von Schneidkonturpunkten ausgeführt, an dem die zulässige Kraft einen negativen Minimalwert erreicht. Dadurch ergibt sich auch für das zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteil mit nur zwei Auflagepunkten zusammen mit dem zumindest einen Mikrosteg eine maximale Lagestabilität.

Weiter Vorteilhaft wird der zumindest eine Mikrosteg auf einer Verlängerung einer Verbindungslinie von zumindest einem Auflagepunkt der Werkstückauflage zu zumindest einem Werkstückteilparameter, beispielsweise dem Schwerpunkt, ausgeführt. Dadurch werden auch herauszutrennende Werkstückteile mit nur einem Auflagepunkt gegen Verkippen gesichert.

Alternativ oder ergänzend zum Belassen des zumindest einen Mikrostegs in der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, wird zumindest ein herauszutrennendes Werkstückteil des Werkstücks vom Schneidwerkzeug zerkleinert. Damit kann insbesondere bei kippgefährdeten Löchern oder Ausschnitten in Werkstückteilen sichergestellt werden, dass die herauszutrennenden Schneidkonturen nach dem Freischneiden unmittelbar durch die Werkstückauflage fallen, ohne mit dem Schneidwerkzeug zu kollidieren. Bevorzugt erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks und/oder des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)), und/oder das Ermitteln zumindest der relativen Position des zumindest einen Auflagepunkts der Werkstückauflage, unterhalb des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt c)), mit zumindest einer Erkennungseinrichtung, wobei die zumindest eine Erkennungseinrichtung eine Sensorik der Strahlschneidvorrichtung beinhaltet, womit die relative Lage und Ausrichtung vom Werkstück auf der Werkstückauflage automatisch bestimmbar ist.

Vorteilhaft ist die Sensorik am Schneidkopf der Strahlschneidvorrichtung lokalisiert. Damit lässt sich das auf der Werkstückauflage positionierte Werkstück bzw. das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil hochauflösend erkennen.

Vorzugsweise besteht die Sensorik aus einer Gruppe von optischen Detektoren, berührungslosen Abstandsmesseinrichtungen und einer Kamera, womit die relative Lage vom Werkstück auf der Werkstückauflage exakt bestimmbar ist.

Vorteilhaft wird damit zumindest eine Kante des Werkstücks detektiert, womit die Lage und Ausrichtung des Werkstücks sehr einfach messbar sind.

Alternativ oder ergänzend wird eine Kante des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils detektiert, womit eine exakte Erkennung des herauszutrennenden Werkstücks erfolgen kann.

Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung des zumindest einen Werkstückteilparameters mit zumindest einer Erkennungseinrichtung, womit die relative Lage vom zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteil auf der Werkstückauflage bestimmbar ist. Alternativ erfolgt die Bestimmung des zumindest einen Polygonparameters des Auflagepolygons mit zumindest einer Erkennungseinrichtung, womit eine frei wählbare Auflage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils auf der Werkstückauflage einfach bestimmbar ist.

Weiter alternativ erfolgt die Bestimmung des zumindest einen Werkstückteilparameters und des zumindest einen Polygonparameter des Auflagepolygons im Schritt bl) mit zumindest einer Erkennungseinrichtung, womit sich die beiden genannten Vorteile kombinieren lassen und eine zuverlässige Weiterführung des Schneidprozesses gewährleistet ist.

Alternativ erfolgt das Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)), durch zumindest einen mechanischen Anschlag der Strahlschneidvorrichtung für das Werkstück. Dadurch muss keine Erkennungseinrichtung verwendet werden, und die Auflagepunkte sind zum Voraus bestimmt.

Vorzugsweise erfolgt nach der Ermittlung der relativen Lage gemäss dem Schritt b) und nach dem Ermitteln des zumindest einen Risikobereichs gemäss dem Schritt d), eine Neupositionierung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils, womit auf eine ungünstige relative Lage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils auf der Werkstückauflage reagiert werden kann. Dies erfolgt insbesondere, wenn alle Schneidkonturpunkte der Schneidkontur zumindest eines herauszutrennenden Werkstückteils im zumindest einen Risikobereich angeordnet sind.

Alternativ kann nach der Ermittlung der relativen Lage gemäss dem Schritt b) und nach dem Ermitteln des zumindest einem Risikobereichs gemäss dem Schritt d), eine Neupositionierung des gesamten Werkstücks erfolgen, womit auf eine ungünstige relative Lage des Werkstücks auf der Werkstückauflage reagiert werden kann. Dies kann insbesondere erfolgen, wenn die Risikobereiche der Schneidkonturen vieler herauszutrennender Werkstückteile viele oder fast alle Schneidkonturpunkte enthalten.

Vorteilhaft erfolgt die Neupositionierung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils abhängig von einem zuvor erstellten Schneidplan am Werkstück, womit auf die Position am Schneidplan reagiert werden kann.

Vorteilhaft erfolgt die Neupositionierung des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils abhängig von einem zuvor geänderten Schneidplan am Werkstück, womit die Flexibilität der Neupositionierung erhöht wird .

Alternativ oder ergänzend werden zumindest die Auflagepunkte, welche unterhalb des Werkstücks oder des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils liegen, neu positioniert, womit auch mit der Werkstückauflage auf ungünstig positionierte Werkstücke reagiert werden kann.

Bevorzugt ist das Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)) und/oder das Bestimmen des zumindest einen Anschnittpunkts und/oder zumindest einen Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug (Schritt e)) von der Geometrie der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils abhängig, womit ungünstige Schneidkonturbereiche gemieden und eine verringerte Bearbeitungskraft beim Schneiden des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verwendet werden können. Insbesondere ist das Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)) und/oder das Bestimmen des zumindest einen Anschnittpunkts und/oder zumindest einen Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug (Schritt e)) von der Schneidkonturkrümmung der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils abhängig, womit die Wahrscheinlichkeit des Kippens des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils verringert wird .

Vorteilhaft wird der Anschnittpunkt an einem konvexen Schneidkonturabschnitt des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ausgewählt, womit die Wahrscheinlichkeit des Verkippens des zumindest einen Herauszutrennenden Werkstückteils zusätzlich verringert wird.

Vorteilhaft ist das Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)) und/oder das Bestimmen des zumindest einen Anschnittpunkts und/oder zumindest einen Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug (Schritt e)) von einer über mehrere Schneidkonturpunkte der Schneidkontur gemittelten Schneidkonturkrümmung abhängig, womit eine flexible Auswahl des Anschnittpunkts und/oder Freischnittpunkts erfolgt.

Vorteilhaft ist das Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)) und/oder das Bestimmen des zumindest einen Anschnittpunkts und/oder zumindest einen Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug (Schritt e)) von einer im Radius des Wirkungsbereichs eines Schneidwerkzeugparameters, beispielsweise des Schneidgasdrucks, gemittelten positiven und negativen Schneidkonturkrümmung abhängig. Dadurch kann die Bearbeitungskraft im Freischnittpunkt zusätzlich verringert werden.

Vorteilhaft wird das Ermitteln von zumindest einem Risikobereich an der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils (Schritt d)) und/oder das Bestimmen des zumindest einen Anschnittpunkts und/oder zumindest einen Freischnittpunkts für das Schneidwerkzeug (Schritt e)) mithilfe zumindest einer Selektionsgeraden genauer bestimmt, welche zu der Schneidkonturpunktnormalen um den Selektionswinkel geneigt ist, wobei ein Überschneiden der Selektionsgerade mit einem zum Schneidkonturpunkt benachbarten weiteren Schneidkonturpunkt zu einem Ausscheiden des Schneidkonturpunkts als Anschnittpunkt führt bzw. zur Einteilung des Schneidkonturpunkts in einen Risikobereich der Schneidkontur. Dabei wird die Selektionsgerade bzw. der Selektionswinkel von einem Schneidwerkzeugparameter beispielsweise durch den Ausströmungskegelwinkel oder durch den Hüpfwinkel beim fliegenden Positionieren bestimmt und ist abhängig vom Schneiddüsentyp am Schneidwerkzeug. Damit lässt sich die Auswahl der möglichen Anschnittpunkte weiter einschränken und das Kippverhalten genauer berechnen.

Vorteilhaft ist die zumindest eine bestimmte Selektionsgerade ein Bestandteil eines gleichschenkeligen Dreiecks, wobei die Länge der zumindest einen bestimmten Selektionsgerade den Wirkungsbereich des Schneidstrahls des Schneidwerkzeugs beschreibt. Dadurch werden nur diejenigen Schneidkonturpunkte ausgeschieden, an welchen ein Freischneiden tatsächlich eine erhöhte Kippgefahr bedeutet.

Vorzugsweise werden die bestimmten Anschnittpunkte der herauszutrennenden Werkstückteile am Werkstück zum Optimieren der Schneidreihenfolge gereiht und der Anschnitt an einem der bestimmten Anschnittpunkte ausgeführt. Damit wird die Schneidprozessdauer minimiert.

Vorzugsweise werden die bestimmten Freischnittpunkte der herauszutrennenden Werkstückteile am Werkstück zum Optimieren der Schneidreihenfolge gereiht und der Anschnitt an einem der bestimmten Freischnittpunkte ausgeführt. Damit wird die Schneid prozessdauer minimiert. Alternativ oder ergänzend werden die bestimmten Anschnittpunkte der herauszutrennenden Werkstückteile am Werkstück zum Optimieren des Positionierungswegs des Schneidwerkzeugs am Werkstück gereiht und der Anschnitt an einem der bestimmten Anschnittpunkte ausgeführt. Damit wird die Schneid prozessdauer minimiert. Alternativ oder ergänzend werden die bestimmten Freischnittpunkte der herauszutrennenden Werkstückteile am Werkstück zum Optimieren des Positionierungswegs des Schneidwerkzeugs am Werkstück gereiht und der Anschnitt an einem der bestimmten Freischnittpunkte ausgeführt. Damit wird die Schneidprozessdauer minimiert.

Vorteilhaft werden zuvor bestimmte risikoarme Bereiche von Schneidkonturpunkten der Schneidkontur der herauszutrennenden Werkstückteile am Werkstück zum Optimieren der Schneidreihenfolge der herauszutrennenden Werkstückteile und deren Werkstückkonturen gereiht und das Ausführen der Anschnitte aller herauszutrennenden Werkstückteile an den optimalen Schneidkonturpunkten der Schneidkonturen der jeweiligen Werkstückteile durchgeführt. Damit kann eine sehr kippsicheres Schneiden mit minimaler Schneidprozessdauer garantiert werden. Vorteilhaft erfolgt das Optimieren der Schneidreihenfolge der herauszutrennenden Werkstückteile und deren Werkstückkonturen insofern, dass kein bereits aus dem Werkstück herausgetrenntes Werkstückteil im Positionierungsweg des Schneidwerkzeugs liegt, womit das Schneidwerkzeug kein herausgetrenntes Werkstückteil überfahren kann, welches seinerseits aufgrund des wirkenden Schneidgasdrucks verkippen könnte.

Weiter vorteilhaft erfolgt das Optimieren der Schneidreihenfolge, indem bereits herausgetrennte Werkstückteile beim Positionierungsvorgang des Schneidwerkzeugs umfahren werden, dadurch werden ebenfalls keine bereits herausgetrennten Werkstückteile überfahren und verkippt. Weiter vorteilhaft erfolgt das Optimieren der Schneidreihenfolge des Schneidwerkzeugs insofern, dass der Schneidkopf zuerst senkrecht angehoben und danach zweiachsig, beispielsweise mit abgestelltem Schneidstrahl, über die bereits herausgetrennten Werkstückteile positioniert wird. Dies ist möglich, wenn der entsprechende Freischnitt in einem Risikofreien, also kippsicheren Bereich der Schneidkontur liegt. Falls bei der Positionierbewegung keine bereits herausgetrennten Werkstückteile überfahren werden, muss der Schneidstrahl auch beim zweiachsigen Positionierungen nicht abgeschaltet werden. Dadurch kann die Positionierzeit verringert werden.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der zuvor genannten Optimierungen der Schneidreihenfolge der Positionierungsweg minimiert wird, sodass der Schneidprozess in kürzester Zeit vollendet wird.

Bevorzugt wird vor dem Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks und/oder des Schneidplans in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)), eine Bestimmung der Konturgrösse des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ausgeführt, womit vorab eine Vereinfachung des erfindungsgemässen Verfahrensablaufs möglich ist.

Vorteilhaft wird das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil von zumindest einer geometrischen Figur, beispielsweise einem Vieleck, oder einem Kreis eingefasst, womit die Konturgrösse des herauszutrennenden Werkstückteils einfach bestimmbar ist.

Vorteilhaft ist die geometrische Figur als Viereck, beispielsweise einem Rechteck, ausgebildet, womit die Konturgrösse des herauszutrennenden Werkstückteils besonders einfach bestimmbar ist.

Vorteilhaft ist die zumindest eine geometrische Figur als achsenparalleles Rechteck ausgebildet, wobei achsenparallel im Sinne von parallel zu zumindest einem der Auflageelemente der Werkstückauflage zu verstehen ist, womit eine einfache Bestimmung der Konturgrösse des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils erfolgt und gleichzeitig die Werkstückauflage berücksichtigt wird .

Ergänzend wird vor dem Ermitteln der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Werkstücks und/oder des Schneidplans in Bezug auf die Werkstückauflage (Schritt b)), die bestimmte Konturgrösse des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils zumindest einer zuvor definierten Konturgrössenklasse zugeordnet. Damit wird das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil einfach klassifizierbar.

Vorteilhaft werden mehrere Konturgrössenklassen definiert, womit unterschiedliche zu trennende Werkstückteile einfach zusammengefasst werden.

Vorteilhaft erfolgt die Definition der Konturgrössenklasse abhängig von der Werkstückauflage, wobei zumindest ein Abstand von einem Auflageelement der Werkstückauflage zu zumindest einem weiteren Auflageelement der Werkstückauflage berücksichtigt wird. Damit werden die Räume zwischen den Auflageelementen bestimmt und je nach verwendeter Werkstückauflage vorab die möglichen Konturgrössenklassen bestimmbar. Vorteilhaft wird die Werkstückauflage parametrisiert, sodass die möglichen Konturgrössenklassen je nach verwendeter Werkstückauflage einfach bestimmbar sind. Vorteilhaft werden die Konturgrössenklassen so definiert, dass für zumindest ein herauszutrennendes Werkstückteil aus zumindest einer der Konturgrössenklassen die Ermittlung von zumindest einem Risikobereich nicht erfolgen muss. Dadurch wird der Berechnungsaufwand reduziert. Vorteilhaft wird die zumindest eine Konturgrössenklasse so definiert, dass herauszutrennende Werkstückteile mit Konturgrössen welche kleiner sind als der Abstand zwischen zwei Auflageelementen eine Kontu rg rossen kl asse bilden. Diese herauszutrennenden Werkstückteile, welche zumeist Innenkonturwerkstückteile bzw. Löcher oder Ausschnitte darstellen, fallen nach deren Freischneiden ungehindert zwischen den Auflageelementen der Werkstückauflage hinunter.

Vorteilhaft wird die zumindest eine Konturgrössenklasse so definiert, dass herauszutrennende Werkstückteile mit Konturgrössen welche kleiner als die Hälfte und/oder kleiner als ein Drittel oder vorzugsweise kleiner als ein parametrierbarer Bruchteil des Abstands zwischen zwei Auflageelementen und/oder Auflagepunkten eine Konturgrössenklasse bilden, wobei somit sichergestellt wird, dass diese Konturgrössenklasse nur herauszutrennende Werkstückteile aufweist, die sicher zwischen den Auflageelementen der Werkstückauflage hindurchfallen.

Bevorzugt wird ein bereits klassifiziertes herauszutrennendes Werkstückteil nicht weiter klassifiziert, womit alle Schneidkonturen aller Werkstückteile des Werkstücks eineindeutig einer Konturgrössenklasse zugeordnet sind .

Alternativ zu den oben genannten Bestimmungen und Vergleichen von Kräften ist auch das Bestimmen und Vergleichen von Momenten äquivalent möglich, womit nicht nur die wirkenden Kräfte an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils bestimmt werden, sondern auch die wirkenden Momente an zumindest einem Schneid kontu rpunkt der Schneidkontur bestimmt und verglichen werden. Beispielsweise werden aus zumindest einer Momentengleichung die wirkenden Kräfte an zumindest einem Schneidkonturpunkt der Schneidkontur des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils bestimmt. Vorzugsweise sind die Verfahrensschritte und Elemente in einem virtuellen Raum abgebildet, wobei die Werkstückauflage virtuell ist und der zumindest eine Schneidplan zumindest eine Information zur Lage der virtuellen Werkstückauflage relativ zum virtuellen Werkstück aufweist. Alternativ oder ergänzend sind die Verfahrensschritte und Elemente in einem virtuellen Raum abgebildet, wobei die Werkstückauflage mit den Auflagepunkten virtuell ist und der zumindest eine Schneidplan zumindest eine Information zur Ausrichtung der virtuellen Werkstückauflage relativ zum virtuellen Werkstück aufweist. Damit lässt sich das zuvor beschriebene Verfahren rein virtuell durchführen. Weiters lässt sich der zumindest eine Schneidplan flexibel bestimmen bzw. gestalten.

Bevorzugt wird eine Schar von Schneidplänen mit zumindest einem weiteren Schneidplan festgelegt, wobei die Lage der virtuellen Werkstückauflage in jedem Schneidplan der Schar verschieden und in x- und y- Richtung versetzt ist. Damit lassen sich eine Vielzahl von Schneidplänen vor dem tatsächlichen Bearbeitungsbzw. Schneidprozess erstellen, in welchen Risikobereiche unter Berücksichtigung der Lage der virtuellen Werkstückauflage und der virtuellen Auflagepunkte bestimmt werden. Die Anschnitt- und/oder Freischnittpunkte werden entsprechend in Abhängigkeit der ermittelten Risikobereiche gesetzt. In einer vorteilhaften Variante wird eine Schar von Schneidplänen mit zumindest einem weiteren Schneidplan festgelegt, wobei die Ausrichtung der virtuellen Werkstückauflage in jedem Schneidplan der Schar verschieden ist. Damit können zusätzlich zum oben genannten Vorteil Schneidpläne im Voraus berechnet werden, deren virtuelle Werkstückauflage leicht verdreht ist, womit für jede tatsächlich mögliche Auflagesituation des Werkstücks auf der Werkstückauflage der Strahlschneidvorrichtung virtuell im Voraus ein Schneidplan optimierbar ist.

Vorzugsweise wird jener Schneidplan aus der Schar von Schneidplänen ausgewählt, welcher die grösste Übereinstimmung der zumindest einen Information zur Lage des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils relativ zur virtuellen Werkstückauflage mit einer tatsächlich ermittelten Lage und/oder Ausrichtung der Werkstückauflage der Strahlschneid Vorrichtung relativ zum Werkstück aufweist. So kann der Schneidplan ausgewählt werden, der eine tatsächliche Situation des Werkstücks auf der Werkstückauflage mit grösstmöglicher Übereinstimmung wiedergibt. Die Auswahl jenes Schneidplans aus der Schar von Schneidplänen erfolgt unmittelbar bevor der Schneidprozess an der Strahlschneidvorrichtung ausgeführt wird, womit die Strahlschneidvorrichtung jenen Schneidplan auswählen kann, der am besten mit der Auflagesituation des zumindest einen zu trennenden Werkstückteils übereinstimmt. Bevorzugt wird der ausgewählte Schneidplan der Schar hinsichtlich der tatsächlichen Lage der Werkstückauflage relativ zum Werkstück nach dem erfindungsgemässen Verfahren optimiert, womit der Schneidplan mit der Information zur Lage und/oder Ausrichtung der virtuellen Werkstückauflage und den daraus resultierenden Risikobereichen der herauszutrennenden Werkstückteile an die tatsächlichen Gegebenheiten des Werkstücks auf der Werkstückauflage weiter angepasst werden kann. Ein Kippen von Werkstücken beim Freischneiden kann dadurch mit grösstmöglicher Sicherheit verhindert werden.

In einer Vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Abfolge von wenigstens zwei Anschnittpunkten und/oder Freischnittpunkten für das Schneidwerkzeug an den Schneidkonturen von zumindest zwei in der Abfolge nacheinander herauszutrennenden Werkstückteilen bestimmt, unter Berücksichtigung von mehr als einem erkannten Risikobereich an den Schneidkonturen der zumindest zwei nacheinander herauszutrennenden Werkstückteile. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass es auch in einer Abfolge von hintereinander geschnittenen Werkstücken nicht zu einem ungewollten Kippen eines oder mehrerer dieser Werkstücke kommen kann, insbesondere wenn das Schneiden des in der Abfolge zweiten Werkstücks das bereits geschnittene beeinflussen kann. Dieses wird in der Bestimmung der Abfolge mitberücksichtigt, sodass keines der Werkstücke in Abhängigkeit vom Schneiden des jeweils anderen kippen kann.

Vorzugsweise sind die zwei nacheinander herauszutrennenden Werkstückteile dabei benachbart zueinander, vorzugsweise nebeneinander angeordnet. Die Werkstückteile können derart ausgewählt werden, dass der dazwischenliegende Positionierungsweg frei von geschnittenen Werkstückteilen ist. Das bedeutet, dass auf dem dazwischenliegenden Positionierungsweg keine bereits geschnittenen Werkstückteile überfahren werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch als ein computerimplementiertes Verfahren zum automatischen Bestimmen und Erzeugen von Geometrieelementen, anwenden, wobei nach dem Schritt e) das automatische Erzeugen und Speichern von zumindest einem Datensatz mit Geometrieelementen, welcher zumindest die zumindest eine Anschnittkontur angibt erfolgt.

Alternativ oder ergänzend zum automatischen Erzeugen und Speichern von zumindest einem Datensatz mit Geometrieelementen, erfolgt das automatische Erzeugen und Speichern von zumindest einem Bewegungsbefehl, welcher zumindest die Bewegung des Schneidwerkzeugs zum zumindest einen Anschnittpunkt und/oder zum zumindest einen Freischnittpunkt angibt.

Mit diesem computerimplementierten Verfahren lässt sich der Schneidplan, nach welchem zumindest ein aus einem Werkstück herauszutrennendes Werkstückteil geschnitten wird, entweder an einem Computer der Strahlschneidvorrichtung oder auf einem von der Strahlschneidvorrichtung unabhängigen Computer erstellen. Dabei wird die Schneidprozessreihenfolge und/oder der Positionierungsweg des Schneidwerkzeugs so optimierbar, dass keine herauszutrennenden Werkstückteile verkippen und somit keine Kollision des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils mit dem Schneidkopf erfolgen kann und beim automatischen Entladen keine Werkstückteile zerkratzt, verbogen oder beschädigt werden, und dass dabei der gesamte Positionierungsweg bzw. die gesamte Positionierungszeit minimal werden.

Vorteilhaft erfolgt das automatische Erzeugen und Speichern von mehreren Datensätzen mit Geometrieelementen und/oder mehreren Bewegungsbefehlen, welche zumindest die zumindest eine Anschnittkontur angeben und/oder zumindest die Bewegung des Schneidwerkzeugs zum zumindest einen Anschnittpunkt und/oder zum zumindest einen Freischnittpunkt angeben. Damit lassen sich für alle Werkstückteile des Werkstücks die Positionierungsbewegungen des Schneidwerkzeugs zuverlässig steuern.

Vorzugsweise werden die gespeicherten Datensätze mit Geometrieelementen und/oder die gespeicherten Bewegungsbefehle, welche zumindest die zumindest eine Anschnittkontur und/oder zumindest die Bewegung des Schneidwerkzeuges zum zumindest einen Anschnittpunkt und/oder zum zumindest einen Freischnittpunkt angeben, an die Steuerungseinrichtung der Strahlschneidvorrichtung übermittelt. Damit kann anschliessend der Schneidprozess unmittelbar gestartet werden.

Bevorzugt wird der zumindest eine Datensatz mit Geometrieelementen und/oder der zumindest eine gespeicherte Bewegungsbefehl, vorteilhaft mehrere Datensätze mit Geometrieelementen und/oder mehrere Bewegungsbefehle, als Schneidplanvariante des Werkstücks in einer Speichereinrichtung abgespeichert, womit der gesamte Schneidplan samt allen bestimmten Anschnittkonturen und/oder bestimmten Anschnittpunkten und/oder bestimmten Freischnittpunkten abgespeichert ist und anschliessend der Schneidprozess unterbrechungsfrei, in einem Durchlauf, für alle herauszutrennenden Werkstückteile vom Schneidwerkzeug, geschnitten werden kann.

Erfindungsgemäss wird eine Strahlschneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug, einer Werkstückauflage, einer Steuereinrichtung und zumindest einer Speicherein richtung sowie einer zuvor beschriebenen Erkennungseinrichtung und/oder einem zuvor beschriebenen mechanischen Anschlag adaptiert zum Ausführen eines der zuvor geoffenbarten Verfahren.

Damit wird ein vorab definierter Schneidplan schnell und unterbrechungsfrei mit dem Schneidwerkzeug der Strahlschneidvorrichtung schneidbar, ohne dass herauszutrennende Werkstückteile kippen und das Schneidwerkzeug von einem verkippten herauszutrennenden Werkstückteil beschädigt werden kann. Das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil lässt sich schnell und kostengünstig in einem vollautomatischen Schneidprozess aus dem Werkstück heraustrennen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind.

Die Bezugszeichenliste ist, wie auch der technische Inhalt der Patentansprüche und Figuren, Bestandteil der Offenbarung. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.

Es zeigen dabei :

Fig. 1 eine Strahlschneidvorrichtung, an welcher die erfindungsgemässen

Verfahren ausführbar sind, in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 2 eine Werkstückauflage der Strahlschneidvorrichtung gemäss Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3 einen Schneidkopf der Strahlschneidvorrichtung und die

Werkstückauflage der Schneidvorrichtung samt Werkstück und Werkstückteil gemäss Fig. 1 und Fig. 2 in einer detaillierten Ansicht, Fig. 4 den Schneidkopf der Strahlschneidvorrichtung und die Werkstückauflage samt Werkstück und Werkstückteil gemäss Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 5 einen Schneidplan des Werkstücks mit den herauszutrennenden

Werkstückteilen mit unterschiedlichen Konturg rossen auf der Werkstückauflage in einer detaillierten Aufsichtsdarstellung,

Fig. 6 eine Geometrie der Schneidkontur eines herauszutrennenden

Werkstückteils des Werkstücks gemäss den vorhergehenden Figuren in einer detaillierten Aufsichtsdarstellung,

Fig. 7 ein Werkstück mit mehreren Werkstückteilen auf der Werkstückauflage gemäss Fig. 3 in einer detaillierten Aufsichtsdarstellung mit einem Risikobereich und risikoarmen bzw. risikofreien Bereichen der Schneidkontur,

Fig. 8 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. 9 eine einfache graphische Darstellung des erfindungsgemässen computerimplementierten Verfahrens als zweite Ausführungsform,

Fig. 10 ein Computer gemäss Fig. 9 zum Durchführen des computerimplementierten Verfahrens,

Fig. 11 zwei Schneidpläne einer Schar von Schneidplänen mit einer virtuellen

Werkstückauflage gemäss dem erfindungsgemässen computerimplementierten Verfahren,

Fig. 12 ein Flussdiagramm einer dritten, vereinfachten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, und

Fig. 13 ein Werkstück mit mehreren Werkstückteilen und einfachen

Suchbereichen zur Veranschaulichung der vereinfachten Ausführungsform des Verfahrens.

Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Strahlschneidvorrichtung 15 zum Heraustrennen von einem Werkstückteil 18 aus einem Werkstück 16 umfasst ein Schneidwerkzeug 21 an einem Schneidkopf 20 und eine Werkstückauflage 30. Der Schneidkopf 20 und die Werkstückauflage 30 werden von einem Gestell 22 der Strahlschneidvorrichtung 15 getragen und sind relativ zueinander verfahrbar. Der Schneidkopf 20 ist auf einer Brücke 23 der Stahlschneidvorrichtung 15 entlang der Antriebsachsen Y, Z verfahrbar gelagert. Die Brücke 23 wiederum ist entlang der Antriebsachse X verfahrbar. Die dafür notwendigen Antriebe 25 werden von einer Antriebssteuerung 26 der Steuereinrichtung 60 gesteuert bzw. geregelt, sodass der Schneidkopf 20 neben präzisen Verfahrwegen für die Schneidkonturen 17 zum Heraustrennen der Werkstückteile 18 auch schnelle Positionierungsbewegungen mit genauen Positionierungsparametern ausführen kann. Zu den genannten Positionierungsparametern gehören nicht abschliessend aufgezählt eine Positionierungsgeschwindigkeit, eine Positionierungsbeschleunigung, eine Positionierungsrichtung, welche unmittelbar nach dem Freischneiden des Werkstückteils 18 der Positionierungsbewegung des Schneidkopfs 20 zugrunde liegen. Die Werkstückauflage 30 umfasst eine Auflagefläche mit einer Vielzahl an Auflageelementen 31, wobei jeder dieser Auflageelemente 31 mehrere Auflagepunkte 32 aufweist, welche das darauf aufgelegte Werkstück 16 tragen. Die Werkstückauflage 30 weist einen Rahmen 24 auf. Dieser kann über Rollen 35 am Gestell 22 verfahrbar aufliegen. Die Position der Werkstückauflage 30 bezogen zum Nullpunkt der Antriebsachsen X, Y, bzw. die Positionen jedes der Auflagepunkte 32 der Auflageelemente 31 relativ zum Nullpunkt der Antriebsachsen X, Y sind in der Speichereinrichtung 50 der Steuereinrichtung 60 gespeichert.

Das Schneidwerkzeug 21 umfasst eine Schneiddüse 36, durch welche der Schneidstrahl 34 aus dem Schneidwerkzeug 21 austritt. Mit dem Schneidstrahl 34 wird das herauszutrennende Werkstückteil 18 aus dem Werkstück 16 herausgetrennt. Im Fall des Laserstrahlschneidens besteht der Schneidstrahl 34 aus dem Laserstrahl und dem Prozessgasstrahl, welcher den Laserstrahl umgibt, beispielsweise Stickstoff. Dabei schmilzt der Laserstrahl das Werkstück 16 in der Bearbeitungszone bzw. der Schneidkontur 17 auf, und der Prozessgasstrahl treibt das aufgeschmolzene Material aus. Das Werkstück 16 weist für jedes zu trennende Werkstückteil 18 eine Schneidkontur 17 auf, welche jeweils durch einen Bereich am Werkstück 16 ausbildet ist, der das zur Schneidkontur 17 gehörende herauszutrennende Werkstückteil 18 begrenzt. Die Schneidkontur 17 wird durch eine Menge von Schneidkonturpunkten 19 gebildet. Der Schneidstrahl 34 ist von der Schneidstrahlsteuerung 33 einstellbar bzw. regelbar, sodass dessen Schneidwerkzeugparameter angepasst werden können. Insbesondere kann im Fall des Laserschneidens der Laserstrahl punktgenau zu Beginn der Anschnittkontur 39 oder am Anschnittpunkt 29 eingeschaltet und, nach dem Schneiden der Schneidkontur 17, punktgenau am Freischnittpunkt wieder ausgeschaltet werden. Der Prozessgasstrahl wird dabei bereits vor dem Laserstrahl eingeschaltet, und er wird in der Regel während der Positionierungsbewegung zwischen Schneidkonturen 17 aufgrund der ansonsten benötigten Abklingzeit nicht ausgeschaltet. Eine Bearbeitungskraft F B , welche vom Schneidstrahl 34 auf die Schneidkontur 17 des herauszutrennenden Werkstückteils 18 des Werkstücks 16 ausgeübt wird, entsteht aufgrund des schneidprozessbedingt hohen Gasdrucks des Prozessgasstrahls von beispielsweise 10 bar oder höher, welcher nicht nur das aufgeschmolzene Material austreibt, sondern auch in einem Umkreis von wenigen Millimetern - je nach Düsenabstand und Düsengeometrie - um die Austrittsachse der Schneiddüse 36 auf das herauszutrennende Werkstückteil 18 und das Werkstück 16 wirkt, und insbesondere eine Kraft darauf ausübt. Beim Heraustrennen des Werkstückteils 18 aus dem Werkstück 16 wird der Schneidstahl 34 entlang der Schneidkonturpunkte 19 der Schneidkontur 17 geführt und trennt im Bereich der Schneidkonturpunkte 19 das Werkstückteil 18 aus dem Werkstück 16. Im Schneidprozess entsteht somit entlang der Schneidkontur 17 ein Schnittspalt zwischen dem zu trennenden Werkstückteil 18 und dem Werkstück 16, wobei der Schnittspalt etwa die Breite des Schneidstrahls 34 aufweist. Im Freischnittpunkt 129 schliesst sich die Schneidkontur 17, und die vorgenannte Bearbeitungskraft F B wirkt, je nach unmittelbar anschliessender Positionierungsbewegung, stärker oder schwächer, sowie länger oder kürzer, weiterhin auf das nunmehr freigeschnittene Werkstückteil 18. Dieses kann dadurch, je nach Auflagestabilität bzw. Kippstabilität verkippen.

Zu den genannten Schneidwerkzeugparametern gehören nicht abschliessend aufgezählt der Schneidgasdruck, der Düsenabstand, der Düsendurchmesser und die Düsenform.

Die Strahlschneidvorrichtung 15 umfasst eine Steuereinrichtung 60, welche die Schneidstrahlsteuerung 33 sowie die Antriebssteuerung 26 beinhaltet. Weiters umfasst die Strahlschneidvorrichtung 15 eine Speichereinrichtung (50), welche zumindest die Koordinaten (x A , y A ) zumindest eines Anschnittpunkts (29) speichert. Alternativ oder ergänzend speichert die Speichereinrichtung (50) zumindest die Koordinaten (x F , y F ) zumindest eines Freischnittpunkts ( 129). Die Strahlschneidvorrichtung 15 kann eine Erkennungseinrichtung 27 aufweisen, zum Erkennen des Werkstücks 16, des Werkstückteils 18 und/oder der Werkstückauflage 30, vorteilhaft zur Bestimmung der Lage der Werkstückauflage 30 relativ zum Werkstück 16, und ist in der bevorzugten Ausführungsform ein optischer Detektor, beispielsweise eine Kamera oder ein einfacher Fotodetektor. In einer nicht gezeigten alternativen oder ergänzenden Ausführungsform kann die Erkennungseinrichtung 27 auch eine berührungslose Abstandsmesseinrichtung sein oder durch zumindest einen nicht dargestellten mechanischen Anschlag für das Werkstück 16 ersetzt sein, an welchen das Werkstück 16 in X und/oder in Y-Richtung angeschlagen werden kann . Das zu bearbeitende Werkstück 16, bzw. Schneidobjekt, ist hier weitgehend plattenförmig ausgebildet und aus Metall, wobei das Werkstück 16 auch eine andere Formgebung haben kann und aus einem anderen Material, wie beispielsweise Kunststoff oder einer Legierung, bestehen kann . Das Werkstück 16 und das zu trennende Werkstückteil 18 liegen mit einer dem Schneidwerkzeug 21 gegenüberliegenden Fläche punktweise oder abschnittsweise auf den Auflagepunkten 32 der Auflageelemente 31 auf. Das zu trennende Werkstückteil 18 berührt jene Auflagepunkte 32, welche innerhalb des zu trennenden Werkstückteils 18 angeordnet sind . Je nach Position der Auflagepunkte 32 innerhalb des zu trennenden Werkstückteils 18 wird die Auflagestabilität des zu trennenden Werkstückteils 18 auf der Werkstückauflage 30 bestimmt, welche zusätzlich vom Schwerpunkt SP des zu trennenden Werkstückteils 18 und der dort wirkenden Gewichtskraft F s abhängt. Durch das virtuelle Verbinden jener Auflagepunkte 32, welche der Schneidkontur 17 des zu trennenden Werkstückteils 18 am nächsten liegen, lässt sich das konvexe Auflagepolygon 37 definieren, dessen Seitenlinien die Auflagelinien 38 bilden, um welche ein Verkippen des zu trennenden Werkstückteils 18 stattfinden würde ( Fig . 4).

Fig . 5 bis 7 zeigt das Werkstück 16 mit mehreren mit dem Schneidwerkzeug 21 herauszutrennenden Werkstückteilen 18. Dabei weisen die herauszutrennenden Werkstückteile 18 unterschiedliche Grössen auf und definieren den Schneidplan 48. Die herauszutrennenden Werkstückteile 18 weisen jeweils eine Schneidkontur 17 auf und liegen auf den Auflagepunkten 32 der Werkstückelemente 31 der Strahlschneidvorrichtung 15 auf. Es versteht sich, dass die dargestellten Werkstückteile 18 zwecks Einfachheit nur eine sehr einfache Form der Schneidkonturen 17 aufweisen . Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auf beliebige Werkstückteil- bzw. Schneidkonturformen anwenden . Insbesondere sind auch Werkstückteile 18 möglich, die ein oder mehrere Löcher bzw. Ausschnitte beliebiger Grösse und Form aufweisen, wobei die Anschnitt- bzw. Freischnittpunkte (29, 129) dieser Löcher bzw. Ausschnitte selbst auch wieder mittels des erfindungsgemässen Verfahrens optimiert und kippsicher ausgewählt werden können. Die Schneidkontur 17 kann, je nach vorhandener Kippstabilität beim Freischneiden des herauszutrennenden Werkstückteils 18, in Bereiche unterschiedlichen Kipprisikos aufgeteilt werden. Beispielsweise kann es einen Risikobereich 28, einen risikoarmen Bereich 75 und einen risikofreien Bereich 80 in der Schneidkontur 17 geben. Im Risikobereich 28 besteht ein nahezu 100- prozentiges Kipprisiko, wenn das Werkstück in diesem Risikobereich 30 freigeschnitten wird. Im risikofreien Bereich 80 besteht hingegen kein Risiko, dass das Werkstückteil 18 kippt, wenn es in diesem risikofreien Bereich 80 freigeschnitten wird.

Die Auflageelemente 31 sind in einer Dimension mit dem Abstand Δχ beabstandet. Die Auflagepunkte 32 sind entlang der Auflageelemente 31 in einer weiteren Dimension mit dem Abstand Δν beabstandet. Die herauszutrennenden Werkstückteile 18 können nach deren Konturgrösse in Klassen eingeteilt sein, wobei die herauszutrennenden Werkstückteile 18 von möglichst flächenkleinsten Rechtecken umgeben werden, welche achsenparallel oder nicht achsenparallel sind. Dabei sind die Flächengrössen der Rechtecke mithilfe deren Seitenlängen Sx, und Sy, definiert. Jene herauszutrennenden Werkstückteile 18, welche vom flächenkleinsten Rechteck mit Seitenlängen Sxi und Syi umgeben werden können, sind der Konturgrössenklasse I zugeteilt. Dabei sind jene zu trennenden Werkstückteile 18 der Konturgrössenklasse I zugeteilt, welche in beiden Dimensionen bzw. Seitenlängen Sxi und Syi kleiner sind als ein definierter bzw. parametrierbarer Bruchteil der Rastermasse der Werkstückauflage d.h. der Abstände Δχ und Δν. Jene herauszutrennenden Werkstückteile 18, welche vom flächenkleinsten Rechteck mit dessen Seitenlängen Sxi und Syi nicht umgeben werden können, werden mit einem Rechteck grösserer und somit grösserer Flächengrösse umgeben und somit der nächstgrösseren Konturgrössenklasse II zugeteilt. Dabei sind die Seitenlängen Sxn und Svn wiederum durch einen parametrierbaren Bruchteil der Abstände Δχ und Δν definiert. Jene herauszutrennenden Werkstückteile 18, welche von den beiden vorab definierten Rechtecken nicht umgeben werden können, werden der nächstgrösseren Konturgrössenklasse III mit den Seitenlängen Sxm und Sym zugeteilt. Dabei sind beliebig viele Konturgrössenklassen denkbar. Zusätzlich ist innerhalb der jeweiligen Konturgrössenklassen zwischen jenen herauszutrennenden Werkstückteilen 18 zu unterscheiden, welche beispielsweise von einem achsenparallelen Rechteck umgeben werden lila und Illb, sowie jene herauszutrennenden Werkstückteilen 18, welche von einem nicht achsenparallelen Rechteck umgeben werden IIIc. Damit lässt sich ohne weitere Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens, insbesondere ohne Kenntnis der tatsächlichen Auflagesituation und Ermittlung eines Risikobereichs das Kippverhalten heuristisch abschätzen. Je nach Konturgrössenklasse können auch automatische Mikrostege 43 in der Schneidkontur 17 gesetzt werden oder eine Zerkleinerung von grösseren Löchern bzw. Ausschnitten durchgeführt werden. Vorteilhafterweise können alle in die Konturgrössenklasse I eingeteilten Werkstückteile 18, welche alle nach dem Freischnitt mit hundertprozentiger Sicherheit durch die Werkstückauflage hindurchfallen, von den erfindungsgemässen Verfahrensschritten b) bis e) ausgenommen werden, was die benötigte Berechnungszeit massiv senkt.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Auswahl des Anschnittpunkts 29 bzw. des Freischnittpunkts 129 für das Schneidwerkzeug 21 an der Schneidkontur 17 des zu trennenden Werkstückteils 18 von der Geometrie der Schneidkontur 17 abhängig und wird mithilfe der Selektionsgeraden 40 und 41 bestimmt, welche zu der Schneidkonturpunktnormalen 42 um den Selektionswinkel ß geneigt sind . Dabei führt das Überschneiden der Selektionsgerade 41 mit einem zum Schneidkonturpunkt 19 benachbarten weiteren Schneidkonturpunkt 19 zu einem Ausscheiden des Schneidkonturpunkts als Anschnittpunkt 29 oder Freischnittpunkt 129. Dabei werden die Selektionsgeraden 40 und 41 bzw. der Selektionswinkel ß von einem Schneidwerkzeug parameter, beispielsweise durch den Ausströmungskegelwinkel oder durch den Hüpfwinkel beim fliegenden Positionieren, bestimmt und sind abhängig vom Schneiddüsentyp am Schneidwerkzeug 21. Die gezeigten Selektionsgeraden 40 und 41 sind Bestandteil eines gleichschenkeligen Dreiecks, wobei die Länge L der Selektionsgeraden 40 und 41 den Wirkungsbereich des Schneidstrahls 34 des Schneidwerkzeugs 21 repräsentiert.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird mithilfe der Fig. 7 und der darin gezeigten Auflagesituation des zentral angeordneten herauszutrennenden Werkstückteils 18 im Werkstück 16 mit dem vorab beschriebenen Schneidwerkzeug 21 der Strahlschneidvorrichtung 15 beschrieben und in dem Flussdiagramm gemäss Fig. 8 dargestellt. Des Weiteren werden Beispiele für unterschiedliche Auflagesituationen von Werkstückteilen 18 anhand der Fig. 11 aufgezeigt. In einem ersten Schritt 101 erfolgt das Festlegen zumindest eines Schneidplans 48 für das Werkstück 16 mit wenigstens einer Schneidkontur 17 für zumindest ein, aus dem Werkstück 16 herauszutrennendes Werkstückteil 18 (gemäss Schritt a)).

Anschliessend erfolgt im zweiten Schritt 102 das Ermitteln der relativen Lage x, y und/oder Ausrichtung α des Werkstücks 16 bzw. des herauszutrennenden Werkstückteils 18 in Bezug auf die Werkstückauflage 30 (gemäss Schritt b)). Das Ermitteln der relativen Lage des Werkstücks 16 bzw. des herauszutrennenden Werkstückteils 18 in Bezug auf die Werkstückauflage 30 erfolgt mit der Erkennungseinrichtung 27. Die Erkennungseinrichtung 27 detektiert beispielsweise eine Kante des Werkstücks 16. Alternativ oder ergänzend erfolgt Schritt 102 mithilfe zumindest eines mechanischen Anschlags auf der Werkstückauflage 30.

Anschliessend erfolgt in Schritt 103 die Bestimmung der Konturgrösse eines ersten herauszutrennenden Werkstückteils 18, wobei das herauszutrennende Werkstückteil 18 jeweils von einem achsenparallelen Rechteck oder einem flächenkleinsten nicht achsenparallelen Rechteck eingefasst wird.

Anschliessend erfolgt in Schritt 104 mithilfe der vorab bestimmten Konturgrösse des zu trennenden Werkstückteils 18 die Zuordnung des Werkstückteils 18 zu einer zuvor definierten, parametrierbaren Konturgrössenklasse I bis III. Die zuvor definierten Konturgrössenklassen I bis III unterteilen die herauszutrennenden Werkstückteile 18 in jene Werkstückteile 18, welche in der folgenden Risikobereichsermittlung berücksichtigt werden müssen (Konturgrössenklasse II bis und III) sowie jene, welche von der folgenden Risikobereichsermittlung unberücksichtigt bleiben (Konturgrössenklasse I). Dabei bleiben jene herauszutrennenden Werkstückteile 18 unberücksichtigt, welche aufgrund ihrer Werkstückteilgrösse beim Freischneiden von selbst durch den Raum zwischen den Auflageelementen 31 durchfallen. Weitere Konturgrössenklassen, beispielsweise Konturgrössenklasse IV, sind je nach Schneidplan 48 nicht ausgeschlossen.

Sofern das herauszutrennende Werkstückteil 18 des Werkstücks 16 der Konturgrössenklasse I zugeordnet wird, werden die Schritte 103 und 104 solange wiederholt, bis ein zu trennendes Werkstückteil 18 am Schneidplan 48 ausgewählt wurde, welches einer Konturgrössenklasse II oder höher zugeordnet wurde (Schritt 105). Anschliessend erfolgt in Schritt 106 das Ermitteln von relativen Positionen der Auflagepunkte 32 der Werkstückauflage 30, unterhalb des herauszutrennenden Werkstückteils 18 (gemäss Schritt c)).

Anschliessend erfolgt in Schritt 107 das Ermitteln von Risikobereichen 28 an der Schneidkontur 17 des herauszutrennenden Werkstückteils 18. In diesen Risikobereichen 28 ist bei einem Freischneiden des Werkstückteils ein Kippen des herauszutrennenden Werkstückteils 18 sehr wahrscheinlich (gemäss Schritt d)).

Zur Ermittlung von Risikobereichen 28 kann entweder eine mechanische Berechnung durchgeführt werden, wie in den folgenden Teilsch ritten 108- 113 beschrieben wird, oder es können alternativ einfache Suchverfahren durchgeführt werden, welche weiter unten in einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens anhand der Fig . 12 ausgeführt werden . Die mechanische Berechnung ermöglicht eine sehr genaue Ermittlung des tatsächlich zu erwartenden Kippverhaltens.

Zur Ermittlung von Risikobereichen 28 basierend auf der mechanischen Berechnung wird in einem ersten Teilschritt 108 zumindest eine Bearbeitungskraft F B bestimmt, welche abhängig von Schneidparametern des Schneidwerkzeugs 21 ist. Die Schneidparameter umfassen dabei einen oder mehrere Schneidwerkzeugparameter und/oder Positionierungsparameter. Vorteilhafterweise wird abhängig von zumindest einem Schneidparameter, insbesondere Positionierungsparameter, zumindest eine minimale und eine maximale Bearbeitungskraft F B ,min, F B ,max bestimmt, welche je nach anzusteuernder Einstellwerte der Schneidparameter im Zeitpunkt des Freischneidens auf das Werkstückteil 18 wirken können .

Alternativ wird ergänzend die Bearbeitungskraft F B an einem zum jeweiligen Schneidkonturpunkt 19 benachbarten Schneidkonturpunkt der Schneidkontur 17 bestimmt.

Anschliessend erfolgt in Teilschritt 109 die Ermittlung des Schwerpunkts SP des herauszutrennenden Werkstückteils 18 als Werkstückteilparameter. Alternativ dazu könnten auch eine oder mehrere Schwerelinien SL ermittelt werden .

In einem weiteren Teilschritt 110 werden anschliessend Auflagelinien 38 des Auflagepolygons 37 als Polygonparameter innerhalb des herauszutrennenden Werkstückteils 18 bestimmt und die Anzahl von Eckpunkten des Auflagepolygons 37 als Polygonparameter bestimmt. Dabei werden jene Auflagepunkte 32 innerhalb des herauszutrennenden Werkstückteils 18 miteinander virtuell verbunden, welche der Schneidkontur 17 am nächsten sind, bzw. es wird das konvexe umfassende Polygon 37 aller Auflagepunkte 32 gebildet, welche innerhalb des betrachteten herauszutrennenden Werkstückteils 18 liegen .

In einem weiteren Teilschritt 111 erfolgt das Bestimmen einer zulässigen Kraft F z an mehreren Schneidkonturpunkten 19 der Schneidkontur 17 des zu trennenden Werkstückteils 18, wobei die zulässige Kraft Fz, diejenige Kraft darstellt, welche, sofern auf den entsprechenden Schneidkonturpunkt 19 ausgeübt, gerade zum Kippen des Werkstückteils 18 um die zugeordnete Auflagelinie 38 führen würde. Vorteilhafterweise wird die zulässige Kraft für eine beispielsweise gleichmässig beabstandete Teilmenge von Schneidkonturpunkten 19 der Schneidkontur 17, welche paarweise nahe beieinanderliegen, berechnet. Die zulässige Kraft F z wird für jede der für diesen Schneidkonturpunkt 19 bestimmten Auflagelinien 38 aus der statischen Momentengleichung wie folgt bestimmt:

= (Gl . l)

1 1 wobei F s die Gewichtskraft am Schwerpunkt SP des zu trennenden Werkstückteils 18 ist, h s der Abstand von der Auflagelinie 38 zum Schwerpunkt SP ist und h K der Abstand von der Auflagelinie 38 bis zum Schneidkonturpunkt 19 der Schneidkontur 17 ist. Letzterer Abstand h K wird auch als Kipphebel Kh bezeichnet. Die am jeweiligen Schneidkonturpunkt 19 schlussendlich geltende zulässige Kraft F z wird als die minimale aller mit unterschiedlichen Auflagelinien 38 berechneten zulässigen Kräften F z bestimmt.

Anschliessend erfolgt in einem weiteren Teilschritt 112 für den jeweiligen Schneidkonturpunkt 19 der Schneidkontur 17 ein Kräftevergleich der zulässigen Kraft F z mit der zuvor bestimmten Bearbeitungskraft F B am jeweiligen Schneid konturpunkt 19 der Schneidkontur 17 des herauszutrennenden Werkstückteils 18. Im Kräftevergleich werden Teilmengen von Schneidkonturpunkten 19 der Schneidkontur 17 ausgewählt, beispielsweise ein risikoarmer Bereich 75 für welche die zulässige Kraft F z zumindest einen minimalen Kippkraftschrankenwert überschreitet, beispielsweise eine minimale Bearbeitungskraft F B ,min, und/oder ein risikofreier Bereich 80 von Schneidkonturpunkten der Schneidkontur, für welche die zulässige Kraft zumindest einen maximalen Kippkraftschrankenwert überschreitet, beispielsweise die maximale Bearbeitungskraft Fß.rnax . Diejenigen Schneidkonturpunkte 19, für welche die zulässige Kraft F z selbst den minimalen Kippkraftschrankenwert nicht überschreitet, bilden den oder die Risikobereiche 28, in welchen später kein Freischnittpunkt 129 bestimmt werden darf bzw. kein Freischneiden erfolgen darf.

In einem weiteren Teilschritt 113 werden die zuvor bestimmten risikoarmen Bereiche 75 von Schneidkonturpunkten 19 und/oder risikofreien Bereiche 80 weiter eingeschränkt, indem bestimmte Konturbereiche aufgrund ungünstiger Konturgeometrie ausgeschlossen werden. Ungünstige Konturbereiche liegen beispielsweise bei engen konkaven Konturbereichen vor, oder wenn die Schneidkontur 17 im Wirkungsbereich des Schneidstrahls 34 deutlich konkav ist. Generell ist ein Konturbereich ungünstig zur Platzierung eines Anschnitt- bzw. Freischnittpunkts, wenn durch die Positionierbewegung das frei geschnittene Werkstückteil 18 deutlich länger im Interaktionsbereich des Schneidstrahls 34 verharrt, als dies bei einem geraden Konturbereich der Fall wäre. Der Ausschluss von ungünstigen Konturbereichen kann mit dem Verfahren gemäss Fig . 6 erfolgen (Selektionsgeraden 40, 41) oder mittels einer über mehrere Schneidkonturpunkte 19 der Schneidkontur 17 gemittelten Schneidkonturkrümmung, oder mittels einer im Radius des Wirkungsbereichs 34 eines Schneidwerkzeug Parameters, beispielsweise des Schneidgasdrucks, gemittelten positiven und negativen Schneidkonturkrümmung.

An jedem Schneidkonturpunkt 19 dieser nunmehr eingeschränkten Bereiche kann später ein Anschnittpunkt 29 oder ein Freischnittpunkt 129 bestimmt werden; in den eingeschränkten risikofreien Bereichen ein Freischnittpunkt 129 bzw. Anschnittpunkt 29 ohne jegliche Bedingungen an die Schneidparameter insb. Positionierungsparameter, also auch mit solchen Schneidparametern bzw. Positionierungsparametern, welche eine maximale Bearbeitungskraft Fß.max erzeugen; in den eingeschränkten risikoarmen Bereichen ein Freischnittpunkt 129 bzw. Anschnittpunkt 29 mit Positionierungsparametern des Schneidwerkzeugs, welche eine minimale Bearbeitungskraft Fß,mi n oder zumindest deutlich geringere Bearbeitungskraft als die maximale Bearbeitungskraft Fß.max erzeugen.

In einem weiteren Schritt 114 wird überprüft, ob das Werkstückteil 18 ohne Verkippen aus dem Werkstück 16 geschnitten werden kann.

Ist dies nicht der Fall, weil insbesondere der Risikobereich 28 die ganze Schneidkontur 17 umfasst (wie anhand des linken Werkstückteils im oberen Schneidplan in Fig. 11 dargestellt), wird in einem weiteren Schritt 115 entweder eine Neupositionierung des Werkstückteils 18 vorgenommen, wobei nach dessen Neupositionierung die Schritte 106 bis 113 wiederholt werden (entweder unmittelbar anschliessend oder nach vorgängigem Abarbeiten aller weiteren Werkstückteile 18 des Werkstücks 16), oder es wird ein Mikrosteg 43 am zu trennenden Werkstückteil 18 gesetzt (wie anhand des linken Werkstückteils im oberen Schneidplan in Fig . 11 dargestellt). Beide Massnahmen in Schritt 115 ermöglichen später ein kippsicheres Schneiden des Werkstückteils 18. Alternativ kann eine Neupositionierung des Werkstücks 16 vorgenommen werden, oder eine neue Positionierung zumindest eines der Auflagepunkte 32, welcher innerhalb des Werkstücks 16 liegt.

Anschliessend werden in Schritt 116 die Koordinaten x A , YA aller nunmehr bestimmten möglichen Anschnittpunkte 29 bzw. Koordinaten x F , YF der bestimmten mög lichen Freischnittpunkte 129 des herauszutrennenden Werkstückteils 18 in einer Speichereinrichtung 50 der Schneidvorrichtung 15 oder einer externen Speichereinrichtung 250 gespeichert. Bevorzugt werden alle im Schritt 113 eingeschränkten risikoarmen Bereiche 75 und alle eingeschränkten risikofreien Bereiche 80 des herauszutrennenden Werkstückteils 18 gespeichert.

Die Schritte 103 bis 116 werden solange wiederholt, bis alle Werkstückteile 18 des Werkstücks 16 abgearbeitet sind (Schritt 117).

Anschliessend wird im Schritt 118 (Schritt e)) ein bzw. zumindest ein Anschnittpunkt 29 und/oder ein Freischnittpunkt 129 für das Schneidwerkzeug 21 an der Schneidkontur 17 des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils 18, unter Berücksichtigung des zumindest einen erkannten Risikobereichs 28 an der Schneidkontur 17 des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils 18 bestimmt. Vorzugsweise wird eine Abfolge von wenigstens zwei Anschnittpunkten 29 und/oder Freischnittpunkten 129 für das Schneidwerkzeug 21 an den Schneidkonturen 17 von zumindest zwei in der Abfolge nacheinander herauszutrennenden Werkstückteilen 18, unter Berücksichtig ung von mehr als einem erkannten Risikobereich 28 an den Schneidkonturen 17 der zumindest zwei in der Abfolge nacheinander herauszutrennenden Werkstückteile 18 bestimmt. Die nacheinander herauszutrennenden Werkstücke liegen dabei bevorzugt benachbart zueinander bzw. sind nebeneinander angeordnet. Die Werkstückteile 18 werden derart ausgewählt, dass der dazwischenliegende Positionierungsweg frei von geschnittenen Werkstückteilen ist. Das bedeutet, dass auf dem dazwischenliegenden Positionierungsweg keine bereits geschnittenen Werkstückteile 18 überfahren werden . Vorzugsweise werden alle gespeicherten Anschnittpunkte 29 bzw. Freischnittpunkte 129 der herauszutrennenden Werkstückteile 18 am Werkstück 16 zum Optimieren der Schneidreihenfolge und des Positionierungswegs des Schneidwerkzeugs 21 am Werkstück 16 gereiht und der in Bezug auf den erkannten Risikobereich optimale Anschnittpunkt und/oder Freischnittpunkt ausgewählt wie nachfolgend erläutert wird. Dabei werden diese bestimmten Anschnittpunkte 29 bzw. Freischnittpunkte 129 der herauszutrennenden Werkstückteile 18 am Werkstück 16 so gereiht, dass im folgenden Schneidprozess einerseits keine bereits aus dem Werkstück 16 herausgetrennten Werkstückteile im Positionierungsweg des Schneidwerkzeugs 21 liegen und andererseits der Positionierungsweg minimiert wird .

Damit kann in diesem Schritt 118 eine Optimierungsroutine für die Schneidreihenfolge und den Positionierweg aus sämtlichen Schneidkonturbereichen der, allenfalls eingeschränkten, risikoarmen und risikofreien Bereiche 75, 80 für jede Schneidkontur 17 jedes Werkstückteils 18 einen bestimmten Anschnittpunkt 29 so auswählen (Schritt e)), dass eine optimale Schneidreihenfolge und ein minimaler Positionierweg ermöglicht werden, ohne dass dabei Werkstückteile unmittelbar beim Freischnitt oder während der nachfolgenden Positionierungsbewegung verkippen.

Anschliessend wird im Schritt 119 ein Schneidprozess mit dem Schneidwerkzeug 21 und für das zu bearbeitende Werkstück 16 adäquaten Schneidwerkzeugparametern ausgeführt, welcher an dem nunmehr einen bestimmten Anschnittpunkt 29 des ersten herauszutrennenden Werkstückteils startet oder einmündet, entlang der Schneidkontur 17 geführt wird und, sofern kein Mikrosteg 43 aufgrund fehlender Kippstabilität vorgesehen ist, an dem entsprechend gleichen Schneidkonturpunkt, dem Freischnittpunkt 129, endet. Anschliessend wird im Schritt 120 unmittelbar nach dem Freischnitt des Werkstückteils 18 eine Positionierungsbewegung mit dem Schneidkopf 20 weg vom Freischnittpunkt 129 ausgeführt. Ist der Freischnitt in einem risikoarmen Schneidkonturbereich 75 erfolgt, wird das entsprechende schonende dreiachsige Positionierverfahren mit den entsprechenden Positionierungsparametern ausgeführt. Ist der Freischnitt in einem risikofreien Schneidkonturbereich 80 erfolgt, kann auch das zweiachsige Positionierverfahren ausgeführt werden. Die Wahl des passenden Positionierungsverfahrens mit den passenden Positionierungsparametern durch die Steuereinrichtung 60 weg vom Freischnittpunkt 129 garantiert, dass die in Schritt 108 berechnete Bearbeitungskraft F B bzw. minimale Bearbeitungskraft FB,min oder maximale Bearbeitungskraft F B ,max nicht überschritten wird . Sofern das Werkstück 16 mehrere herauszutrennende Werkstückteile 18 aufweist, wird in einem weiteren Schritt 121 der nächstgereihte Anschnittpunkt 29 und somit das nächstgereihte Werkstückteil 18 vom Schneidkopf 20 angefahren.

Die Schritte 119 bis 121 werden solange wiederholt, bis alle herauszutrennenden Werkstückteile 18 aus dem Werkstück 16 herausgetrennt sind (Schritt 122).

Die zuvor offenbarten Verfahrensschritte und Elemente werden in einer zweiten Ausführungsform in einem virtuellen Raum abgebildet, wobei beispielsweise die Werkstückauflage 30 mit allen Auflagepunkten 32 virtuell ist und der zumindest eine Schneidplan 48 zumindest eine Information zur Lage und/oder Ausrichtung der virtuellen Werkstückauflage 130 relativ zum virtuellen Werkstück 216 aufweist, wobei unter dem virtuellen Werkstück 216 die Abmessungen des später zu verwendenden tatsächlichen Werkstücks 16 verstanden werden, was sinngleich ist mit den Abmessungen der Werkstücktafel, welche im Schneidplan 48 abgebildet ist.

Wie in den Fig. 9 bis Fig. 11 gezeigt, lässt sich das zuvor offenbarte erfindungsgemässe Verfahren somit als computerimplementiertes Verfahren zum automatischen Bestimmen und Erzeugen von Geometrieelementen und/oder Bewegungsbefehlen zum Steuern des Schneidwerkzeugs 21 und des Schneidkopfs 20 einer Strahlschneidvorrichtung 15 darstellen und ausführen. Dafür ist ein Computer 210 mit einer Eingabeeinrichtung 211 und einem Computerprozessor 219 vorgesehen. Der Computer 210 ist direkt an der Strahlschneidvorrichtung 15 angeordnet oder davon beabstandet, und damit verbindbar. Insbesondere kann der Computer 210 in der Strahlschneidvorrichtung 15 integriert sein, oder die Steuerungssoftware einer oder mehrerer Komponenten der Steuereinrichtung 60 kann teilweise auf dem Computer 210 integriert sein. Der Computer 210 kann aber auch unabhängig von der Strahlschneidvorrichtung das computerimplementierte Verfahren ausführen.

Der Computer 210 beinhaltet ein Software paket 212 mit mehreren Softwareapplikationen 260 und einer Automatisierungssoftware 261, welche im Computerprozessor 219 ausgeführt werden. Alternativ kann, wie in Fig. 9 dargestellt, eine Automatisierungssoftware 261 als Clouddienst ausgeführt werden. Die virtuellen Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens sind in der Automatisierungssoftware 261 als computerimplementiertes Verfahren implementiert. Dabei können die virtuellen Schritte zur Optimierung der Anschnittpunkte 29 und der Schneidreihenfolge der Werkstückteile 18 des Werkstücks 16, 216 bzw. des Schneidplans 48 rein auf Geometrieebene mittels Erzeugen und/oder Verschieben von Geometrieelementen der Anschnittkonturen 39 implementiert sein, oder es können zugleich Bewegungsbefehle für das Schneidwerkzeug 21 generiert werden. Gemäss Schritt a) kann der Benutzer 205 einen Schneidplan 48 mit Geometrieelementen und/oder Bewegungsbefehlen für das Schneidwerkzeug 21 erstellen. Dafür verwendet der Benutzer 205 eine geeignete Softwareapplikation 260, beispielsweise ein CAD-Programm (Computer-Aided-Design). Der Schneidplan 48 wird im Computer 210 und in einer darin angeordneten Speichereinrichtung 250 oder in einer externen Speichereinrichtung 250 gespeichert. Alternativ kann der Schneidplan 48 aus einer externen Speichereinrichtung 250 geladen werden, ohne dass der Benutzer 205 ihn explizit erstellt.

In einer ersten Phase läuft das erfindungsgemässe Verfahren zur Optimierung eines oder mehrerer Schneidpläne, welches in der Automatisierungssoftware implementiert ist, gemäss den Schritten b) und c) wie folgt ab:

Die Automatisierungssoftware 261 im Computer 210 empfängt eine, in einer Werkstückauflagenbibliothek 255 des Computers 210 gespeicherte, virtuelle Werkstückauflage 130. Die virtuelle Werkstückauflage 130 definiert dabei die Vielzahl an Auflagepunkten 132, welche die tatsächliche Werkstückauflage 30 aufweist. Zudem empfängt die Automatisierungssoftware 261 die zum Schneidplan 48 gehörende Information über die relative Lage x 0 , yo und/oder Ausrichtung a 0 . Diese Information stammt entweder von der Steuereinrichtung 60, welche in diesem Fall mittels der Erkennungseinrichtung 27 am realen Werkstück 16 erfasst wurde, also die tatsächliche relative Lage x, y und/oder Ausrichtung a, oder sie wird im virtuellen Fall durch die Automatisierungssoftware 261 als initiale Nulllage selbst festgelegt.

Optional initialisiert die Automatisierungssoftware eine Schar von Schneidplänen 48, 49 mit zumindest einem weiteren Schneidplan 49, wobei die relative Lage x,, und/oder Ausrichtung a, der virtuellen Werkstückauflage 130 in jedem Schneidplan 48, 49 der Schar verschieden und in x- und y- Richtung versetzt ist, sowie punkto Ausrichtung verdreht sein kann. Vorzugsweise enthalten die Schneidpläne 49 der Schar die gleichen Werkstückteile 18 wie der Schneidplan 48, insbesondere ebenfalls die gleiche Anordnung der Werkstückteile 18 ggf. unter Beachtung der allfällig veränderten Risikobereiche welche sich aus der veränderten Lage der virtuellen Werkstückauflage relativ zum virtuellen Werkstück ergeben. In einer zweiten Phase führt anschliessend die Automatisierungssoftware 261 für den Schneidplan 48 oder die weiteren Schneidpläne 49 der Schneidplanschar die erfindungsgemässen Schritte rein virtuell durch, die beispielhaft mit den Schritten 103 bis 118 (gemäss Fig. 8) dargestellt sind. Dabei werden der schlussendlich optimierte Schneidplan 48 oder die Schar von schlussendlich optimierten Schneidplänen 48, 49, in der Speichereinrichtung 250 gespeichert und unmittelbar anschliessend oder später an die Speichereinrichtung 50 übertragen. Damit findet das computerimplementierte Verfahren seinen Abschluss.

In einer dritten Phase erfolgt anschliessend der reale Bearbeitungsprozess auf der Strahlschneidvorrichtung 15, wobei entweder der eine optimierte Schneidplan 48 von der Steuereinrichtung 60 direkt abgearbeitet wird. Oder im Fall einer Schar von optimierten Schneidplänen wird zuerst mittels der Erkennungseinrichtung 27 die tatsächliche relative Lage x, y und/oder Ausrichtung α des Werkstücks 16 in Bezug auf die Werkstückauflage 30 erfasst, anschliessend wird ein passender Schneidplan 49 ausgewählt und danach wird der Bearbeitungsprozess auf der Strahlschneidvorrichtung 15 entsprechend dem ausgewählten Schneidplan 49 bzw. den entsprechenden Bewegungsbefehlen durchgeführt.

Dabei wird jener Schneidplan 48, 49 aus der Schar von Schneidplänen 48, 49 ausgewählt, welcher die grösste Übereinstimmung der zumindest einen Information zur Lage x,, y und/oder Ausrichtung a, des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils ( 18) relativ zur virtuellen Werkstückauflage 130 mit der tatsächlichen Lage x, y und/oder tatsächlichen Ausrichtung α der Werkstückauflage 30 der Strahlschneidvorrichtung 15 aufweist. Der Schneidplan 48 kann dabei hinsichtlich der tatsächlichen Lage x, y und/oder tatsächlichen Ausrichtung α der Werkstückauflage 30 relativ zum Werkstück 16 noch weiter optimiert werden, in dem zumindest die Risikobereiche 28 mittels der Automatisierungssoftware 261 erneut bestimmt werden und bei Abweichungen, die Anschnittpunkte und/oder Freischnittpunkte neu gesetzt werden.

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird in den Fig. 13 sowie im Flussdiagramm gemäss Fig. 12 veranschaulicht. Der hauptsächliche Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Bestimmung von Risikobereichen 28 der Schneidkontur 17 des zumindest einen Werkstückteils 18 mittels einfacher Suchverfahren durchgeführt wird. Dadurch werden weniger Rechenoperationen benötigt. In einem ersten Schritt 301 (gemäss Schritt a)) erfolgt das Festlegen zumindest eines Schneidplans 48 für das zumindest eine herauszutrennende Werkstückteil 18 aus dem Werkstück 16.

Anschliessend erfolgt im Schritt 302 (gemäss Schritt b)) das Ermitteln der relativen Lage x, y und/oder Ausrichtung α des Werkstücks 16 in Bezug auf die Werkstückauflage 30, wobei das Ermitteln der relativen Lage und Ausrichtung mithilfe der Erkennungseinrichtung 27 und/oder zumindest einem mechanischen Anschlag auf der Werkstückauflage 30 erfolgt.

Anschliessend erfolgt in Schritt 303 (gemäss Schritt c)) das Ermitteln jedes der Auflagepunkte 32 der Werkstückauflage 30, welche unterhalb des zumindest einen Werkstückteils 18 angeordnet sind und deren relativen Positionen.

In einem weiteren Schritt 304 (gemäss Schritt d)) erfolgt das Ermitteln von Risikobereichen 28 an der Schneidkontur 17 des herauszutrennenden Werkstückteils 18. In diesen Risikobereichen 28 ist beim Freischneiden ein Kippen des herauszutrennenden Werkstückteils 18 sehr wahrscheinlich.

Dabei wird im ersten Teilschritt 305 eine einfache Suche von Schneidkonturpunkten 19 der Schneidkontur 17 in Nähe der sich unterhalb des Werkstücks 18 befindenden Auflagepunkte 32 durchgeführt, veranschaulicht in Fig. 13a). Liegen Schneidkonturpunkte 17 innerhalb von Kreisen mit Radius R t , werden diese in risikofreie Schneidkonturbereiche 80 eingeteilt, in welchen später ein Anschnittpunkt 29 bzw. Freischnittpunkt 129 bestimmt werden kann, an welchem ein Freischnitt ohne Bedingungen, also mit einer beliebigen Positionierungsbewegung, insbesondere einer zweiachsigen Positionierungsbewegung mit maximaler Bearbeitungskraft Fß.max, erfolgen kann. Liegen weitere Schneidkonturpunkte 19 innerhalb von Kreisen mit Radius R a , werden diese in risikoarme Schneidkonturbereiche 75 eingeteilt, in welchen später ein Anschnittpunkt 29 bzw. Freischnittpunkt 129 bestimmt werden kann, an welchem später ein Freischnitt unter Bedingungen, also im speziellen eine dreiachsige Positionierungsbewegung mit minimaler Bearbeitungskraft FB,min, erfolgen kann. Weitere Kreise mit Radien zwischen R t - und R a können definiert werden, um weitere dazwischenliegende Schneidkonturbereiche zu bilden, welche Abstufungen von Bearbeitungskräften bzw. Positionierungsbewegungen mit anderen Positionierungsparametern nach dem Freischnitt abbilden bzw. ermöglichen. Sämtliche noch nicht eingeteilte Schneidkonturpunkte 19 der Schneidkontur 17 gehören zum Risikobereich 28 bzw. zu den Risikobereichen 28, an welchen später kein Anschnittpunkt 29 bzw. Freischnittpunkt 129 bestimmt werden darf.

Alternativ wird in einem ersten Teilschritt 306 das Auflagepolygon 37 als konvexes umfassendes Polygon aller Auflagepunkte 32 bestimmt, welche innerhalb des betrachteten herauszutrennenden Werkstückteils 18 liegen. Das Auflagepolygon 37 weist dabei mehrere Auflagelinien 38 als Verbindungsstrecken der Eckpunkte des Auflagepolygons 37 auf, wobei um diese Auflagelinien 38 ein Kippen des Werkstücks 18 nach dem Freischnitt erfolgen könnte.

Anschliessend wird in Teilschritt 307 alternativ zu Teilschritt 305 eine einfache Suche von Schneidkonturpunkten 19 der Schneidkontur 17 in Nähe der zuvor bestimmten Auflagelinien 38 durchgeführt, veranschaulicht in Fig . 13b). Liegen Schneidkonturpunkte innerhalb einer Kontur, welche durch das Expandieren des Auflagepolygons 37 um den Radius Rt zustande kommt, werden diese in risikofreie Schneidkonturbereiche 80 eingeteilt. Liegen weitere Schneidkonturpunkte 19 innerhalb einer Kontur, welche durch das Expand ieren des Auflagepolygons 37 um den Radius R a zustande kommt, werden diese in risikoarme Schneidkonturbereiche 75 eingeteilt. Für die Bestimmung von weiteren dazwischenliegenden Schneidkonturbereichen und die entsprechende spätere Bestimmung von Anschnittpunkten 29 bzw. Freischnittpunkten 129 unter Berücksichtigung der ermittelten Schneidkonturbereiche gelten die gleichen Aussagen wie in Teilschritt 305. Sämtliche noch nicht eingeteilte Schneidkonturpunkte 19 der Schneidkontur 17 gehören zum Risikobereich 28 bzw. zu den Risikobereichen 28, an welchen später kein Anschnittpunkt 29 bzw. Freischnittpunkt 129 bestimmt werden darf.

Die in diesem Schritt 304 ermittelten Schneidkonturbereiche benötigen weder eine Bestimmung von Bearbeitungskräften, noch eine Berechnung von zulässigen Kräften an der Schneidkontur 17 des Werkstückteils 18, was eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens ermöglicht.

Anschliessend werden in Schritt 308 die Koordinaten x A , VA aller nunmehr bestimmten möglichen Anschnittpunkte 29 bzw. Koordinaten x F , YF der bestimmten mög lichen Freischnittpunkte 129 des herauszutrennenden Werkstückteils 18 in einer Speichereinrichtung 50 der Schneidvorrichtung 15 oder einer externen Speichereinrichtung 250 gespeichert. Dies sind alle möglichen Anschnittpunkte 29 bzw. Freischnittpunkte 129 in den vorgängig bestimmten risikoarmen und risikofreien Schneidkonturbereichen 75, 80 der Schneidkontur 17.

Die Schritte 303 bis 308 werden solange wiederholt, bis alle Werkstückteile 18 des Werkstücks 16 abgearbeitet sind (Schritt 309). Anschliessend wird im Schritt 310 (Schritt e)) ein bzw. zumindest ein Anschnittpunkt 29 und/oder ein Freischnittpunkt 129 für das Schneidwerkzeug 21 an der Schneidkontur 17 des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils 18, unter Berücksichtigung des zumindest einen erkannten Risikobereichs 28 an der Schneidkontur 17 des zumindest einen herauszutrennenden Werkstückteils 18 bestimmt. Vorzugsweise werden alle gespeicherten Anschnittpunkte 29 bzw. Freischnittpunkte 129 der herauszutrennenden Werkstückteile 18 am Werkstück 16 zum Optimieren der Schneidreihenfolge und des Positionierungswegs des Schneidwerkzeugs 21 am Werkstück 16 gereiht und der in Bezug auf den erkannten Risikobereich optimale Anschnittpunkt und/oder Freischnittpunkt ausgewählt wie nachfolgend erläutert wird. Damit kann in diesem Schritt eine Optimierungsroutine für die Schneidreihenfolge und den Positionierweg aus sämtlichen Schneidkonturbereichen der risikoarmen und risikofreien Bereiche 75, 80 für jede Schneidkontur 17 jedes Werkstückteils 18 einen bestimmten Anschnittpunkt 29 so auswählen (Schritt e)), dass eine optimale Schneidreihenfolge und ein minimaler Positionierweg ermöglicht werden, ohne dass dabei Werkstückteile unmittelbar beim Freischnitt oder während der nachfolgenden Positionierungsbewegung verkippen.

Anschliessend wird im Schritt 311 ein Schneidprozess mit dem Schneidwerkzeug 21 ausgeführt, welcher an dem nunmehr einen bestimmten Anschnittpunkt 29 des ersten herauszutrennenden Werkstückteils startet oder einmündet, entlang der Schneidkontur 17 geführt wird und an dem entsprechend gleichen Schneidkonturpunkt, dem Freischnittpunkt 129, endet.

Anschliessend wird im Schritt 312 unmittelbar nach dem Freischnitt des Werkstückteils 18 eine Positionierungsbewegung mit dem Schneidkopf 20 weg vom Freischnittpunkt 129 ausgeführt, wobei für die Positionierungsbewegung unmittelbar nach dem Freischnitt passende Positionierungsparameter verwendet werden, je nachdem der Freischnittpunkt 129 in einem risikoarmen Schneidkonturbereich 75 oder in einem risikofreien Schneidkonturbereich 80 erfolgt. Damit kann sichergestellt werden, dass das freigeschnittene Werkstückteil 18 nicht verkippt. Sofern das Werkstück 16 mehrere herauszutrennende Werkstückteile 18 aufweist, wird in einem weiteren Schritt 313 der nächstgereihte Anschnittpunkt 29 und somit das nächstgereihte Werkstückteil 18 vom Schneidkopf 20 angefahren.

Die Schritte 311 bis 313 werden solange wiederholt, bis alle herauszutrennenden Werkstückteile 18 aus dem Werkstück 16 herausgetrennt sind (Schritt 314).

Es versteht sich, dass sich die dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ebenfalls als computerimplementiertes Verfahren gem. Fig. 9 bis Fig. 11 darstellen und ausführen lässt, wobei die Schritte der dritten Ausführungsform gemäss Fig. 12 vor oder während des tatsächlichen Bearbeitungsprozesses virtuell ablaufen. Insbesondere kann im Voraus eine Schar von Schneidplänen 48, 49 optimiert werden, welche später auf die Strahlschneidvorrichtung 15 transferiert werden. Vor dem Start des tatsächlichen Schneidprozesses wird dann zuerst Schritt b) ausgeführt, also das Ermitteln der tatsächlichen Lage x,y und/oder Ausrichtung α des Werkstücks 16 in Bezug auf die Werkstückauflage 30.

Bezugszeichen l iste

Strahlschneidvorrichtung

Werkstück

Schneidkontur

herauszutrennendes Werkstückteil

Schneidkonturpunkt

Schneidkopf

Schneidwerkzeug

Gestell von 15

Brücke von 15

Rahmen von 30

Antriebe

Antriebssteuerung

Erkennungseinrichtung

Risikobereich(e)

Anschnittpunkt(e)

Werkstückauflage

Auflageelement(e)

Auflagepunkt(e)

Schneidstrahlsteuerung

Schneidstrahl mit kegelförmigem Wirkungsbereich

Rollen

Schneiddüse

Auflagepolygon

Auflagelinien

Anschnittkontur

Selektionsgerade

Selektionsgerade

Schneidkonturpunktnormalen

Mikrosteg

Schneidplan

weiterer Schneidplan

Speichereinrichtung von 15

Steuereinrichtung 75 risikoarme Bereiche der Schneidkontur

80 risikofreie Bereiche der Schneidkontur 101- 122 Verfahrensschritte der ersten Ausführungsform 301-314 Verfahrensschritte der dritten Ausführungsform

129 Freischnittpunkt

130 virtuelle Werkstückauflage

132 virtueller Auflagepunkt

205 Benutzer

210 Computer

211 Eingabeeinrichtung

212 Softwarepaket

216 virtuelles Werkstück

219 Computerprozessor

250 externe Speichereinrichtung

255 Werkstückauflagenbibliothek

260 Softwareapplikation

261 Automatisierungssoftware

F z zulässige Kraft

F B Bearbeitungskraft

FB.min minimale Bearbeitungskraft

F ß -nax maximale Bearbeitungskraft

F s Gewichtskraft

h k Abstand von 38 bis 19

SP Schwerpunkt

Si_ Schwerelinie

h s Abstand von 38 bis zum SP

Kh Kipphebel

Mk Kippmoment

L Länge von 40, 41

X, Y, Z Antriebsachsen von 15

ß Selektionswinkel

Sxi erste Seitenlängen umgebender Rechtecke

SV, zweite Seitenlängen umgebender Rechtecke

Δχ Abstand zwischen Auflageelemente 31

Δν Abstand zwischen Auflagepunkten 32

XA, YA Koordinaten eines Anschnittpunkts XF, YF Koordinaten eines Freischnittpunkts

I - III Konturgrössenklassen

x, y tatsächliche Lage von 16 α tatsächliche Ausrichtung von 16

Xi, Yi virtuelle Lage von 16

Oi virtuelle Ausrichtung von 16

Rf Radius für 80

Ra Radius für 75