Führen eines Schneidkopfes gegenüber einem Schneidgut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines

Schneidkopfes gegenüber einem Schneidgut, in das mittels ei nes durch den Schneidkopf ausgeführten Schneidverfahrens auf grund einer Relativbewegung des Schneidkopfes in Bezug auf das Schneidgut ein Schnitt eingebracht wird, wobei wenigstens ein Positions-Sollwert und wenigstens ein Geschwindigkeits- Sollwert zum Führen des Schneidkopfes durch eine Interpolato reinheit bereitgestellt wird, eine Position und eine Ge schwindigkeit des Schneidkopfes gegenüber dem Schneidgut mit tels einer Antriebseinheit abhängig vom Positions-Sollwert und vom Geschwindigkeits-Sollwert eingestellt wird, indem aus dem Positions-Sollwert ein Soll-Stellungssignal ermittelt, ein von der Antriebseinheit bereitgestelltes Ist-Stellungs- signal mit dem Soll-Stellungssignal im Rahmen eines ersten Vergleichs verglichen und ein Steuersignal für die Antriebs einheit abhängig vom ersten Vergleich und dem Geschwindig keits-Sollwert ermittelt wird, wobei mittels eines Abstand sensors ein Abstand zwischen dem Schneidkopf und dem Schneid gut erfasst und ein entsprechendes Abstandsignal bereitge stellt wird, das Abstandsignal mit einem vorgegebenen Ver gleichsabstand im Rahmen eines zweiten Vergleichs verglichen und abhängig vom zweiten Vergleich ein Abstandsteuersignal ermittelt wird, und das Steuersignal ergänzend abhängig vom Abstandsteuersignal ermittelt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Rechnerprogrammprodukt. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung zum Führen eines Schneidkopfes gegenüber einem Schneidgut, um in das Schneidgut mittels eines durch den Schneidkopf ausgeführten Schneidverfahrens aufgrund einer Relativbewegung des Schneid kopfes in Bezug auf das Schneidgut einen Schnitt einzubrin gen, wobei die Steuerung ausgebildet ist, wenigstens einen Positions-Sollwert und wenigstens einen Geschwindigkeits- Sollwert, die zum Führen des Schneidkopfes durch eine Inter polatoreinheit bereitgestellt sind, zu erfassen, ein Steuer- Signal für eine Antriebseinheit abhängig vom Positions-Soll- wert und vom Geschwindigkeits-Sollwert bereitzustellen, um eine Position, die auch eine Orientierung umfassen kann, und eine Geschwindigkeit des Schneidkopfes gegenüber dem Schneid gut einzustellen, zu welchem Zweck die Steuereinrichtung aus gebildet ist, aus dem Positions-Sollwert ein Soll-Stellungs signal zu ermitteln, ein von der Antriebseinheit bereitge stelltes Ist-Stellungssignal mit dem Soll-Stellungssignal im Rahmen eines ersten Vergleichs zu vergleichen und das Steuer signal für die Antriebseinheit abhängig vom ersten Vergleich und dem Geschwindigkeits-Sollwert zu ermitteln, ein mittels eines Abstandsensors bereitgestelltes Abstandsignal, der ei nen Abstand zwischen dem Schneidkopf und dem Schneidgut er fasst zu erfassen, das Abstandsignal mit einem vorgegebenen Vergleichsabstand im Rahmen eines zweiten Vergleichs zu ver gleichen und abhängig vom zweiten Vergleich ein Abstandsteu ersignal zu ermitteln, und das Soll-Stellungssignal ergänzend abhängig vom Abstandsteuersignal zu ermitteln.

Verfahren, Steuereinrichtungen sowie auch Rechnerprogrammpro dukte der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik um fänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftli chen Nachweises hierfür nicht bedarf. Diese finden häufig Einsatz beim Laserschneiden, beim Wasserstrahlschneiden und/oder dergleichen. Nicht nur beim Laserschneiden sondern auch bei anderen derartigen Schneidverfahren, insbesondere beim Laserschneiden von Blechen, wird eine möglichst genaue Abstandsregelung zwischen dem Schneidkopf sowie dem Schneid gut, beispielsweise dem Blech, benötigt, weil die Einhaltung des Abstands zwischen dem Schneidkopf und dem Schneidgut für einen bestimmungsgemäßen Schneidvorgang wichtig ist. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Schneidgut, bei spielsweise das Blech, nicht eben ist, sondern zum Beispiel zwischen Auflagepunkten durchhängt oder dergleichen. Deshalb ist es üblich, den Schneidkopf beziehungsweise das Blech oder auch beide mittels wenigstens einer geeigneten Antriebsein richtung nachzuführen, um einen vorgegebenen Abstand für den Schneidvorgang realisieren zu können. Um während des Schneidvorgangs einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Schneidgut und dem Schneidkopf einhalten zu kön nen, ist es üblich, einen kapazitiven Abstandsensor vorzuse hen. Zwar hat sich der Einsatz des kapazitiven Abstandsensors bewährt, jedoch erweist es sich als nachteilig, dass nach Er fassen eines momentanen Abstands eine gewisse Zeitspanne ver geht, bis der Abstandsensor ein zugeordnetes Abstandsignal bereitstellt . Daraus ergibt sich der Nachteil, dass gegenüber einem Motorgeber, der das Ist-Stellungssignal des Schneidkop fes bereitstellt, eine entsprechende Zeitverzögerung auf- tritt .

Darüber hinaus wird durch den Abstandsensor mit dem Abstand signal nur eine relative Positionsinformation, nämlich der erfasste Abstand, bereitgestellt. Dies erweist sich insbeson dere nachteilig für eine Abstandsregelung, die einen derarti gen kapazitiven Abstandsensor nutzt. Darüber hinaus bewirken die vorgenannten Nachteile, dass speziell bei einem sensorge führten Anfahren des Schneidkopfes an das Schneidgut ein starkes Überschwingen der Bewegung auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Führen des Schneidkopfes in Bezug auf das Schneidgut, insbesondere bei einem sensorgeführten Anfahren zu verbessern.

Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, ein Rech nerprogrammprodukt sowie eine Steuereinrichtung gemäß den un abhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere vorgeschlagen, dass im Rahmen des zweiten Vergleichs der Ver gleichsabstand vom Abstandsignal subtrahiert und ein hier durch ermitteltes Differenzsignal dem um eine erste Zeitspan ne verzögerten Ist-Stellungssignal überlagert wird, um das Abstandsteuersignal zu ermitteln, wobei die erste Zeitspanne von einer Verzögerungszeit des Abstandsensors abhängig ist, die der Abstandsensor benötigt, um zu einem erfassten Abstand das entsprechende Abstandsignal bereitzustellen.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Rechnerprogrammprodukts wird insbesondere vorgeschlagen, dass dieses ein Programm für eine Rechnereinheit mit Programmkodeabschnitten des Programms zum Ausführen der Schritte des Verfahrens der Erfindung umfasst, wenn das Programm durch die Rechnereinheit ausgeführt wird, sodass die Rechnereinheit ein Steuersignal ermittelt.

Bezüglich einer gattungsgemäßen Steuereinrichtung wird insbe sondere vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, im Rahmen des zweiten Vergleichs den Vergleichsabstand vom Abstandsignal zu subtrahieren und ein hierdurch ermittel tes Differenzsignal dem um eine erste Zeitspanne verzögerten Ist-Stellungssignal zu überlagern, um das Abstandsteuersignal zu ermitteln, wobei die erste Zeitspanne von einer Verzöge rungszeit des Abstandsensors abhängig ist, die der Abstand sensor benötigt, um zu einem erfassten Abstand das entspre chende Abstandsignal bereitzustellen.

Die Erfindung geht aus von einer Abstand-Regelschleife, die eine Proportionalverstärkung beziehungsweise Gain (KV-Wert) nutzt und die zu einer normalen Achs-Regelschleife überlagert ist. Üblicherweise muss im Stand der Technik die Proportio nalverstärkung so klein gewählt werden, dass auch beim Anfah ren des Schneidkopfes an das Schneidgut kein übermäßiges Überschwingen und insbesondere auch keine Kollision des

Schneidkopfes mit dem Schneidgut auftritt. Dies begrenzt na türlich eine Regelungsdynamik, weshalb ein sensorgeführter Anfahrvorgang im Vergleich zu einer normalen Positionierbewe gung nur vergleichsweise langsam ausgeführt werden kann.

Mit der Erfindung können die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, indem eine neue Reglerstruktur geschaffen wird, die die vom Motorgeber, auch Motor-Encoder genannt, verfügbare Achs-Ist-Position beziehungsweise den Ist-Stel lungswert mit in die Abstandsregelung einbezieht. Damit eine entsprechend zuverlässige Funktionalität gewährleistet werden kann, lehrt die Erfindung, dass die Achs-Ist-Position bezie hungsweise das entsprechende Ist-Stellungssignal dabei ent sprechend der ersten Zeitspanne zeitverzögert berücksichtigt wird. Dadurch können das Ist-Stellungssignal sowie das Ab standsignal des Abstandsensors zeitlich synchronisiert wer den, sodass eine zuverlässige Funktionalität bereitgestellt werden kann.

Durch diese erfindungsgemäße Reglerstruktur braucht die im Stand der Technik übliche Abstandsreglung nicht mehr vorgese hen zu werden. Zumindest braucht sie jedoch für das Anfahren des Schneidkopfes gegenüber dem Schneidgut nicht aktiviert zu sein. Vielmehr kann ein Abstandsteuersignal bereitgestellt werden, welches eine absolute Position des Schneidguts lie fert. Dies erlaubt es nicht nur, das sensorgeführte Anfahren des Schneidkopfes an das Blech beziehungsweise umgekehrt zu verbessern, sondern es kann darüber hinaus auch eine erheb lich stabilere Regelungsfunktion bezüglich des Abstands zwi schen dem Schneidkopf und dem Schneidgut erreicht werden. Das beim sensorgeführten Anfahren beim Stand der Technik übli cherweise auftretende Überschwingen kann durch die Erfindung deutlich reduziert werden. Dadurch kann natürlich auch das Führen des Schneidkopfes insgesamt verbessert werden. Gleich wohl kann vorgesehen sein, dass für einen eigentlichen

Schneidvorgang des Schneidverfahrens, bei dem der Schneidkopf aktiviert ist, um in vorgegebener Weise den Schnitt in das Schneidgut einbringen zu können, weiterhin die übliche Ab standsreglung genutzt wird.

Die übliche Abstandsreglung kann vorsehen, dass das Steuer signal dadurch ergänzend abhängig vom Abstandsteuersignal er mittelt wird, dass das Abstandsteuersignal zunächst verstärkt wird, wobei aus dem verstärkten Signal, welches als Stellsig nal für den Abstandsregler dienen kann, ein Zusatzsollwert für die Geschwindigkeit und durch Integration dieses Signals ein Zusatzsollwert für die Position ermittelt werden, die dann ergänzend zum Ermitteln des Steuersignals genutzt wer den .

Darüber hinaus eröffnet die Erfindung auch eine Möglichkeit des Umschaltens zwischen den Betriebsarten, wie Anfahren, Verfahren während des Schneidvorgangs und/oder dergleichen, auf einfache Weise. So können während des Schneidverfahrens Abweichungen von einer idealen Blechgeometrie weiterhin unter Nutzung der Abstandsreglung ausgeglichen werden. Gleichwohl kann für das Anfahren das sensorgesteuerte Verfahren des Schneidkopfes genutzt werden, weil in der Regel keine dynami sche Änderung der Lage des Schneidguts zu erwarten sein dürf te. Wenn die Regelung gemäß der Erfindung nur für das Anfah ren genutzt zu werden braucht, kann eine größere Verstärkung bei der Abstandsregelung verwendet werden. Das Umschalten die übliche Abstandsregelung kann insbesondere kontinuierlich, aber auch beispielsweise zu vorgegebenen Zeitpunkten oder Po sitionen, erfolgen.

Der Schneidkopf ist ein mechanisches Element, mittels welchem der Schneidvorgang im Schneidgut ausgeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann der Schneidkopf zum Beispiel als Laser- Schneidkopf, aber auch als Wasserstrahl-Schneidkopf oder der gleichen ausgebildet sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung bei solchen Schneidköpfen begrenzt, sondern sie kann insbesondere auch bei beliebigen Schneidköpfen zum Ein satz kommen. Der Schneidkopf führt das Schneidverfahren aus, mit dem in das Schneidgut der Schnitt eingebracht werden kann .

Auch wenn die Erfindung sich insbesondere auf das Schneiden von Blech bezieht, so ist die Erfindung jedoch hierauf nicht beschränkt und kann dem Grunde nach bei einem nahezu beliebi gen Schneidgut zum Einsatz kommen. Als Schneidgut kann neben Blech natürlich auch ein anderer Körper zum Einsatz kommen, der geschnitten werden soll, und der beispielsweise eine von einer Ebene abweichende geometrische Struktur aufweist. Dar- über hinaus kann der Körper natürlich nahezu beliebige Kontu ren aufweisen, insbesondere kann er natürlich je nach Bedarf auch unterschiedliche Dicken an unterschiedlichen Positionen aufweisen. Als Material für das Schneidgut kann neben Metall auch Kunststoff, Keramik, Verbundwerkstoffe und/oder derglei chen zum Einsatz kommen.

Das Führen des Schneidkopfes gegenüber dem Schneidgut bezieht sich insbesondere darauf, den Schneidkopf gegenüber dem

Schneidgut in eine vorgegebene Position zu verfahren, und insbesondere auch darauf, den Schneidkopf während des

Schneidverfahrens gegenüber dem Schneidgut zu verfahren. Da bei kann es vorgesehen sein, dass nicht nur der Schneidkopf mittels einer Antriebseinheit verfahren wird, sondern es kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass das Schneidgut selbst gegenüber einem Schneidkopf verfahren wird. Natürlich können diese Ausgestaltungen auch miteinander kombiniert sein .

Die Interpolatoreinheit ist eine Einrichtung, mittels der der Schneidkopf in geeigneter Weise zum Durchführen des Schneid verfahrens geführt wird. Zu diesem Zweck gibt die Interpola toreinheit wenigstens einen Positions-Sollwert und wenigstens einen Geschwindigkeits-Sollwert vor, die zum Führen des

Schneidkopfes genutzt werden. Häufig ist vorgesehen, dass die Interpolatoreinheit eine Folge von entsprechenden Positions- Sollwerten und/oder Geschwindigkeits-Sollwerten vorgibt, bei spielsweise entsprechend des Verlaufs des in das Schneidgut einzubringenden Schnitts oder dergleichen. Darüber hinaus können derartige Positions-Sollwerte und/oder Geschwindig keits-Sollwerte auch für das sensorgeführte Anfahren des Schneidkopfes gegenüber dem Schneidgut bereitgestellt werden. Die Interpolatoreinheit dient dazu, ein vorgegebenes Schneid verfahren mittels des Schneidkopfes am Schneidgut durchführen zu können. Zumindest der Positions-Sollwert, der Geschwindig keits-Sollwert und der Vergleichsabstand sind Signale. Sie können gegebenenfalls für einen vorgebbaren Zeitraum durch einen jeweiligen festen Signalwert realisiert sein. Grund- sätzlich stellt ein Signal, wenn es für einen vorgebbaren Zeitraum einen im Wesentlichen konstanten Signalwert auf weist, innerhalb dieses Zeitraums diesen Wert bereit. Der Be griff „Wert" ist somit mit dem Begriff „Signal" entsprechend verknüpft .

Die Position und die Geschwindigkeit des Schneidkopfes gegen über dem Schneidgut kann mittels der Antriebseinheit abhängig vom wenigstens einen Positions-Sollwert und/oder vom wenigs tens einen Geschwindigkeits-Sollwert eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann die Antriebseinheit eine elektrische An triebseinheit, eine pneumatische Antriebseinheit, eine hyd raulische Antriebseinheit und/oder dergleichen sein. Die An triebseinheit kann dazu dienen, den Schneidkopf in gewünsch ter Weise zu verfahren. Darüber hinaus kann die Antriebsein heit aber auch dazu dienen, das Schneidgut in gewünschter Weise zu verfahren. Auch eine Kombination hiervon kann vorge sehen sein.

Zum Einstellen der Position und der Geschwindigkeit des Schneidkopfes gegenüber dem Schneidgut mittels der Antriebs einheit wird aus dem Positions-Sollwert ein Soll-Stellungs signal ermittelt, welches einer Stellung beziehungsweise ei ner Position des Schneidkopfes entspricht. Ein von der An triebseinheit bereitgestelltes Ist-Stellungssignal, welches beispielsweise durch den Motor-Encoder oder dergleichen be reitgestellt sein kann, wird im Rahmen eines ersten Ver gleichs mit dem Soll-Stellungssignal verglichen. Abhängig vom ersten Vergleich und dem Geschwindigkeits-Sollwert wird dann ein Steuersignal für die Antriebseinheit ermittelt.

Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass ein Vergleichssig nal des ersten Vergleichs zunächst in geeigneter Weise ver stärkt wird, bevor das verstärkte Signal dem Geschwindig keits-Sollwert überlagert wird. Dadurch kann die Achs-Regel- schleife gebildet werden, mittels der die Position und die Geschwindigkeit des Schneidkopfes eingestellt werden können. Dem Grunde nach kann dies natürlich auch für das Schneidgut vorgesehen sein.

Mittels des Abstandsensors wird der Abstand zwischen dem Schneidkopf und dem Schneidgut erfasst und ein entsprechendes Abstandsignal bereitgestellt. Zu einem jeweils erfassten mo mentanen Abstand wird als entsprechendes Abstandsignal ein diesem erfassten Abstand entsprechendes Abstandsignal zuge ordnet. Der Abstandsensor benötigt für die Bereitstellung des entsprechenden Abstandsignals zu einem jeweils erfassten Ab stand die Verzögerungszeit, die in der Regel eine abstandsen sorspezifische Zeitspanne ist. Der Abstandsensor kann zum Beispiel ein kapazitiver Abstandssensor sein. Darüber hinaus kann der Abstandsensor natürlich auch ein induktiver Abstand sensor, ein optischer Abstandsensor, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen sein. Der Abstandsensor kann dazu ausge bildet sein, den Abstand zeitdiskret zu erfassen, beispiels weise zu vorgebbaren Zeitpunkten oder dergleichen. Das Ab standsignal wird entsprechend vom Abstandsensor bereitge stellt .

Das Abstandsignal wird mit einem vorgegebenen Vergleichsab stand im Rahmen eines zweiten Vergleichs verglichen, und ab hängig vom zweiten Vergleich wird ein Abstandsteuersignal er mittelt. Der Vergleichsabstand beziehungsweise der Sollab stand kann durch eine separate Abstandseinheit bereitgestellt sein. Er kann bedarfsweise für den gegebenen Schneidvorgang angepasst gewählt sein, und insbesondere kann er während des Schneidvorgangs auch verändert werden. Dies kann zum Beispiel erforderlich sein, wenn sich eine Dicke des Schneidguts wäh rend des Schneidverfahrens verändert oder dergleichen, bei spielsweise wenn zur Einstellung eines möglichst optimalen Schneidergebnisses der Abstand zwischen dem Schneidkopf und dem Schneidgut entsprechend anzupassen ist oder dergleichen.

Das Steuersignal für die Antriebseinheit wird dann ergänzend abhängig vom Abstandsteuersignal ermittelt. Im Stand der Technik ist an dieser Stelle eine Abstandsregelung reali siert .

Um die durch die im Stand der Technik übliche Abstandsrege lung verursachten Nachteile zu vermeiden wird erfindungsgemäß der Vergleichsabstand vom Abstandsignal des Abstandsensors subtrahiert und das hierdurch ermittelte Differenzsignal dem um eine erste Zeitspanne verzögerten Ist-Stellungssignal überlagert. Die erste Zeitspanne ist von der Verzögerungszeit abhängig. Vorzugsweise entspricht die erste Zeitspanne der Verzögerungszeit. Dadurch kann eine absolute Lage beziehungs weise Position des Schneidguts beziehungsweise gegebenenfalls auch des Schneidkopfes ermittelt werden, auf deren Basis dann die weitere Verfahrensführung ausgeführt werden kann. Die im Stand der Technik vorgesehene Abstandsregelung braucht also nicht mehr vorgesehen zu sein, sodass diesbezüglich nahezu eine reine Steuerungsfunktionalität ausreicht. Die Erfindung setzt also beim Ermitteln des Abstandsteuersignals an und be rücksichtigt, dass die erste Zeitspanne bei der Nutzung des Ist-Stellungssignals zu berücksichtigen ist. Dadurch kann ei ne erheblich stabilere und schnellere Führung des Schneidkop fes gegenüber dem Schneidgut erreicht werden.

Überlagern umfasst insbesondere eine Additionsfunktionalität, bei der beispielsweise zwei oder mehrere Signale mittels ei ner geeigneten Additionseinheit signaltechnisch addiert wer den. Darüber hinaus kann das Überlagern aber auch beispiels weise eine Auswahl desjenigen von wenigstens zwei Signalen umfassen, welches einen größten Amplitudenwert oder derglei chen aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass für die Funktion des Überlagerns zumindest eines der Signale in geeigneter Weise angepasst beziehungsweise normiert wird, um das Überla gern zu realisieren. Das Überlagern kann aber auch eine Ge wichtung von wenigstens einem der zu überlagernden Signale mittels eines oder mehrerer Gewichtungsfaktoren umfassen, die auf das wenigstens eine der zu überlagernden Signale angewen det wird, beispielweise durch eine Multiplikationsfunktion oder dergleichen. Das Überlagern kann aber auch eine Diffe- renzbildung zwischen Signalen umfassen. Überlagern kann so wohl numerisch, beispielsweise digital, als auch analog er folgen. Auch eine Kombination hiervon kann vorgesehen sein.

In Bezug auf das Überlagern von Signalen ist im Sinne dieser Offenbarung eine geeignete Signalverarbeitung gemeint, die das durch das Überlagern vorgesehene Ergebnis zur Folge hat. Die Signalverarbeitung kann analog, digital oder durch eine Kombination hiervon erfolgen.

Die Erfindung liefert somit eine neue Reglerstruktur, die die vom Motor-Encoder verfügbare Achs-Ist-Position mit in die Ab standsregelung einbezieht. Dadurch, dass bei der Erfindung die erste Zeitspanne des Abstandsensors bekannt ist, kann das um genau diesen Zeitwert verzögerte Ist-Stellungssignal ge nutzt werden, die Lage des Schneidguts, also insbesondere ei ne absolute Position des Schneidguts beziehungsweise des Blechs zu bestimmen. So kann in Verbindung mit dem Motor- Encoder beziehungsweise dem Motorgeber eine absolute Zielpo sition für das Anfahren des Schneidkopfes an das Schneidgut beispielsweise das Blech genutzt werden. Dadurch kann auf hinreichend schnelle und genaue Algorithmen zum Bewegen des Schneidkopfes beziehungsweise des Schneidguts auf eine abso lute Zielposition hin zurückgegriffen werden.

Durch die Ermittlung der ersten Zeitspanne als eine maßgebli che Einflussgröße, die das unterschiedliche dynamische Ver halten der verwendeten Abstandsensoren prägen kann, und durch dessen, beispielsweise rechnerische, Berücksichtigung in ei nem Rechnerprogrammprodukt (Software) kann eine dynamikunab hängige Zielgröße, nämlich zum Beispiel eine Absolutlage des Blechs, ermittelt werden, die es ermöglicht, den bisher rein auf Regelung basierten und dadurch langsamen sensorgeführten Anfahrvorgang durch einen schnelleren, quasi-gesteuerten An fahrvorgang zu ersetzen.

Dadurch ergibt sich, dass das sensorgeführte Anfahren schnel ler durchgeführt werden kann, und zwar insbesondere unter weitgehender Vermeidung von Überschwingen. Darüber hinaus kann die Proportionalverstärkung, beispielsweise für das Schneidverfahren, höher eingestellt werden, weil dieser für den Anfahrvorgang keine Rolle mehr spielt. Insbesondere weil sich die Erfindung auch dafür eignet, mittels eines Rechner programmprodukts umgesetzt werden zu können, kann die Erfin dung auch bei bereits bestehenden Schneidvorrichtungen, bei spielsweise in Bezug auf Laserschneiden, auf einfache Weise nachgerüstet werden, nämlich besonders dann, wenn eine be reits bestehende Hardware weiter genutzt werden kann. Beson ders vorteilhaft erweist sich dies auch für den Übergang vom Anfahren zum eigentlichen Schneidverfahren zu einem vorgebba- ren Zeitpunkt. Einerseits kann gutes sensorgeführtes Anfahren und andrerseits eine größere Verstärkung als bislang möglich erreicht werden, wodurch sich eine verbesserte Regelungsgüte ergeben kann.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der

Schneidkopf zum Ermitteln der ersten Zeitspanne gemäß einem vorgegebenen Bewegungsprofil verfahren wird und das Abstand signal des Abstandsensors entsprechend ausgewertet wird. Ein vorgegebenes Bewegungsprofil kann zum Beispiel ein periodi sches Bewegungsprofil sein, beispielsweise gemäß einer Sinus oder Cosinus-Funktion oder dergleichen. Durch eine derartige spezielle Messfahrt, die beispielsweise bei einer Inbetrieb nahme oder auch bei weiteren vorgesehenen Prüf- oder War tungszeitpunkten vorgenommen werden kann, kann ermittelt wer den, mit welchem Zeitversatz der Abstandsensor auf die vorge gebene Bewegung beziehungsweise Änderung des Abstands rea giert. Dadurch kann auf einfache Weise und zuverlässig die erste Zeitspanne ermittelt werden. Die erste Zeitspanne be trägt üblicherweise einige wenige Millisekunden. Je nach Ab standsensor kann die Zeitspanne jedoch auch größer oder deut lich kleiner sein.

Das Ermitteln der ersten Zeitspanne kann zu einem vorgegebe nen Zeitpunkt erfolgen. Der vorgegebene Zeitpunkt kann bei spielsweise eine Inbetriebnahme oder auch ein Beginn eines Schneidvorgangs sein. Darüber hinaus kann der vorgegebene Zeitpunkt auch während des Schneidverfahrens sein, beispiels weise um Änderungen der ersten Zeitspanne während des bestim mungsgemäßen Betriebs, beispielsweise während des Schneidver fahrens, erfassen zu können und so die erfindungsgemäße Funk tion auch während des bestimmungsgemäßen Schneidverfahrens nachführen zu können. Dadurch können die Verfahrensführung sowie auch die Steuerung weiter verbessert werden.

Das Ermitteln des Steuersignals abhängig vom Abstandsteuer signal umfasst eine Begrenzung des Abstandsteuersignals.

Dadurch kann erreicht werden, dass insbesondere bei einem An fahrvorgang mechanische Eigenschaften besser berücksichtigt werden können, beispielsweise in Bezug auf die Antriebsein heit, das Verfahren des Schneidguts beziehungsweise das Ver fahren des Schneidkopfes und/oder dergleichen. Insbesondere kann dadurch die Stabilität der erfindungsgemäßen Verfahrens führung verbessert werden.

Ferner wird gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen, dass das Verfahren wenigstens für ein Anfahren des Schneidkopfes in eine vorgegebene Startposition genutzt wird. Vorzugsweise wird das Verfahren nur für das Anfahren genutzt. Dadurch kann die übliche Abstandsregelung weiterhin für den eigentlichen Schneidvorgang genutzt werden. Während des Anfahrens braucht der Schneidkopf selbst nicht aktiviert zu sein. Vielmehr reicht es aus, wenn der Schneidkopf erst mit Erreichen der Startposition aktiviert wird. Die Startposition ist eine Po sition, an die der Schneidkopf zum Beginnen des eigentlichen Schneidvorgangs positioniert wird. Mit dem Beginnen des ei gentlichen Schneidvorgangs kann dann auf die übliche Ab standsregelung umgeschaltet werden. Der eigentliche Schneid vorgang bezieht sich auf ein Einbringen eines vorgegebenen Schnitts in das Schneidgut, wobei der Schnitt einen nahezu beliebigen Verlauf aufweisen kann, beispielsweise geradlinig, kurvig, eckig, Kombinationen hiervon oder dergleichen. Vor zugsweise ist der Schnitt ununterbrochen, insbesondere konti nuierlich. Die Startposition kann eine absolute Position des Schneidkopfes oder auch eine Relativposition des Schneidkop fes gegenüber dem Schneidgut sein.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Verfah ren nur in einem vorgegebenen Zeitraum und/oder Wegabschnitt genutzt wird. Hierbei kann es sich um einen Zeitraum oder auch Wegabschnitt handeln, in dem der Schneidkopf deaktiviert ist, also kein eigentlicher Schneidvorgang ausgeführt wird. Dies kann zum Beispiel neben dem Anfahren der Startposition auch ein neues Positionieren des Schneidkopfes für einen neu en Schnitt nach Beendigung des Einbringens eines ersten

Schnitts sein.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Ermitteln des Abstandsteuersignals unter Nutzung des ver zögerten Ist-Stellungssignals und dem Ermitteln des Abstand steuersignals gemäß einer üblichen Abstandsregelung gewech selt wird. Dies erlaubt es, spezifische Vorteile der jeweili gen Verfahrensführung für das Führen des Schneidkopfes abhän gig von einer jeweiligen Betriebsart zu nutzen. So kann zum Beispiel ein Zeitpunkt zum Wechseln vorgesehen sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, das der Wechsel an einer bestimm ten vorgegebenen Position erfolgt. Auch Kombinationen hiervon können vorgesehen sein.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Ermitteln des Soll- Stellungssignals aus dem Positions-Sollwert umfasst, dass das Soll-Stellungssignal gegenüber dem Positions-Sollwert um eine vorgegebene zweite Zeitspanne verzögert wird. Dadurch kann die Verfahrensführung insgesamt weiter verbessert werden. Das Verzögern kann zum Beispiel mit einem Zeitglied oder derglei chen realisiert sein. Es kann aber auch durch die Rechnerein heit realisiert sein, die eine entsprechende Zeitverzögerung realisieren kann.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Ermitteln des Steuer signals umfasst, dass das Steuersignal abhängig von einer zeitlichen Änderung des Soll-Stellungssignals ermittelt wird. Die zeitliche Änderung des Soll-Stellungssignals kann bei spielsweise mittels eines Differenzierers oder dergleichen ermittelt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die zeitliche Änderung im Rahmen der Achs-Reglung ermit telt und realisiert wird. Auch dies kann sowohl durch separa te Hardware als auch durch geeignete Programmcodeabschnitte des Rechnerprogramms realisiert sein.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die er findungsgemäße Steuereinrichtung sowie das Rechnerprogramm produkt gemäß der Erfindung und umgekehrt. Insofern können für Verfahrensmerkmale auch Vorrichtungsmerkmale und umge kehrt formuliert sein.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Beschrei bung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figu ren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen. Es zeigen:

FIG 1 ein schematisches Diagramm für eine Führung eines

Schneidkopfes gegenüber einem Schneidgut mit einer Abstandsregelung; und

FIG 2 eine schematische Diagrammdarstellung wie FIG 1, bei der ein Abstandsregler durch ein Ermitteln ei ner absoluten Schneidgutlage ersetzt ist.

FIG 1 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung eine Steuereinrichtung 50, die dazu dient, in einem Blech 14 als Schneidgut zum Ausführen eines Schneidverfahrens aufgrund ei ner Relativbewegung eines Laser-Schneidkopfes 12 in Bezug auf das Blech 14 einen Schnitt einzubringen. Zu diesem Zweck ist vorliegend vorgesehen, dass das Blech 14 in einer vorgegebe nen nicht dargestellten Aufnahmevorrichtung fixiert angeord net ist, damit das Schneidverfahren in vorgebbarer Weise aus geführt werden kann. Als Schneidverfahren ist vorliegend ein Laserschneidverfahren vorgesehen. Dem Grunde nach kann jedoch auch ein anderes Schneidverfahren vorgesehen sein, beispiels- weise ein Wasserstrahl-Schneidverfahren, ein Brennerschneid verfahren oder dergleichen.

Der Laser-Schneidkopf 12 ist mittels einer Antriebseinheit 18 angetrieben, um das Schneidverfahren sowie auch einen Anfahr vorgang des Laser-Schneidkopfes 12 zum Blech 14 durchzufüh ren. Insbesondere kann der Laser-Schneidkopf 12 mittels der Antriebseinheit 18 in eine z-Richtung verfahren werden, die im Wesentlichen orthogonal zu einem Schnittbereich auf dem Blech 14 ist. Die Antriebseinheit 18 weist hierzu eine nicht dargestellte elektrische Maschine auf, mittels der die ge wünschte Antriebsfunktionalität für den Laser-Schneidkopf 12 bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus kann die Antriebs einheit 18 auch noch ein Getriebe, einen Energiewandler wie zum Beispiel einen Wechselrichter, mit dem die elektrische Maschine in bestimmungsgemäßer Weise angetrieben werden kann, und/oder dergleichen umfassen. Diese Einheiten sind jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Das Blech 14 ist gegenüber dem Laser-Schneidkopf 12 fixiert angeordnet.

Die Antriebseinheit 18 umfasst ferner eine Stellungsgeber 58 als Motorgeber (Motor-Encoder) , mittels dem ein Ist-Stel- lungssignal 24, welches beispielsweise einem Positionsistwert entspricht, bereitgestellt ist, welches von einer tatsächlich momentanen Stellung der Antriebseinheit 18 abhängig ist. Vor liegend betrifft diese Stellung insbesondere die z-Richtung.

An die Steuereinrichtung 50 ist ferner ein kapazitiver Ab standsensor 28 angeschlossen, der ein Abstandsignal 30 be reitstellt. Der Abstandsensor 28 stellt das Abstandsignal 30 mit einer spezifischen Verzögerungszeit bereit, die vorlie gend einige Millisekunden beträgt. Die Verzögerungszeit des Abstandsensors 28 ist eine bauteilspezifische Reaktionszeit, die im Wesentlichen durch den Abstandsensor 28, insbesondere durch seine Konstruktion, bestimmt ist und die durch die Ver fahrensführung im Wesentlichen nicht beeinflusst werden kann. Die Steuereinrichtung 50 nutzt ferner einen Positions-Soll- wert x sowie einen Geschwindigkeits-Sollwert v, die durch ei ne Interpolatoreinheit 16 zum Führen des Laser-Schneidkopfes 12 bereitgestellt sind. Anhand dieser Signale, die zu einem jeweiligen Zeitpunkt die entsprechenden Werte für den Positi ons-Sollwert x sowie den Geschwindigkeits-Sollwert v bereit stellen, soll der Vorgang des Schneidens ausgeführt werden. Die Interpolatoreinheit 16 dient daher unter anderem dazu, für das Schneidverfahren Folgen von Positions-Sollwerten x sowie Geschwindigkeits-Sollwerten v bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 10 nutzt diese Werte, um ein Steuersignal 20 beziehungsweise ein Stellsignal für die Antriebseinheit 18 bereitzustellen, sodass der Laser-Schneidkopf 12 in vorgebba- rer Weise geführt werden kann.

Die Steuereinrichtung 50 ist vorliegend durch eine Rech nereinheit gebildet, die ein Rechnerprogrammprodukt umfasst, welches ein Programm für die Rechnereinheit mit Programmcode abschnitten des Programms zum Ausführen der Schritte des im Folgenden beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Pro gramm durch die Rechnereinheit ausgeführt wird, sodass die Rechnereinheit das Steuersignal 20 ermittelt und bereit stellt .

Die Steuereinrichtung 50 ist ausgebildet, das Steuersignal 20 für die Antriebseinheit 18 abhängig vom Positions-Sollwert x und vom Geschwindigkeits-Sollwert v bereitzustellen, um die Position und die Geschwindigkeit des Laser-Schneidkopfes 12 gegenüber dem Blech 14, insbesondere in Bezug auf eine

Schnittebene, einzustellen. Zu diesem Zweck ist die Steuer einrichtung 10 ferner ausgebildet, aus dem Positions-Sollwert x ein Soll-Stellungssignal 22, welches beispielsweise einem Positionssollwert entspricht, zu ermitteln. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass mittels eines Verzögerungsglieds 46 das Soll-Stellungssignal 22 gegenüber dem Positions-Sollwert x um eine vorgegebene nicht weiter definierte Zeitspanne verzögert wird. Diese Zeitspanne kann für eine jeweilige Verfahrensfüh rung gegebenenfalls angepasst werden. Das von der Antriebseinheit 18 mittels des Stellungsgebers 58 bereitgestellte Ist-Stellungssignal 24 wird im Rahmen eines ersten Vergleichs mit dem Soll-Stellungssignal 22 verglichen, wobei der erste Vergleich durch einen Differenzbildner 26 ge bildet ist. Der Vergleich sieht vorliegend vor, dass das Ist- Stellungssignal 24 vom Soll-Stellungssignal 22 subtrahiert wird. Das Steuersignal 20 für die Antriebseinheit 18 wird ab hängig vom ersten Vergleich bereitgestellt, indem das Ver gleichsergebnis des Differenzbildners 26 um einen vorgegebe nen Faktor mittels eines Verstärkers 48 beziehungsweise einem Proportionalglied oder einem Proportionalregler verstärkt wird. Das verstärkte Signal wird dann zum Ermitteln des Steu ersignals 20 dem Geschwindigkeits-Sollwert v mittels einer Überlagerungseinheit 60 vorliegend durch Addition überlagert. Hierdurch wird eine Achs-Regelung bezüglich der Bewegung des Laser-Schneidkopfes 12 in die z-Richtung bereitgestellt, die vorliegend eine Werkzeugrichtung des Schneidkopfes ist. Für die anderen etwaigen Bewegungsrichtungen des Laser-Schneid kopfes 12 können entsprechende Regelungen vorgesehen sein.

Für den bestimmungsgemäßen Betrieb zur Realisierung des

Schneidverfahrens ist es wichtig, dass zwischen dem Laser- Schneidkopf 12 und dem Blech 14 ein vorgegebener Abstand mög lichst genau eingehalten wird. Dieser braucht nicht durch die Interpolatoreinheit 16 bereitgestellt zu sein. Zu diesem Zweck wird mittels eines separaten Signals ein Vergleichsab stand 32 beziehungsweise einem Sollabstand vorgegeben, der abhängig von einem jeweils auszuführenden Schneidverfahren gewählt sein kann. Dieser Vergleichsabstand 32 kann fest ein gestellt sein. Darüber hinaus kann er bedarfsweise jedoch auch variiert werden. Der Vergleichsabstand kann von einer separaten Einheit bereitgestellt sein. Er kann aber auch durch die Steuereinrichtung 50 selbst bereitgestellt sein.

Mittels des Abstandsensors 28 wird ein Abstand zwischen dem Laser-Schneidkopf 12 und dem Schneidgut 14 erfasst und das entsprechende Abstandsignal 30 bereitgestellt. Das Abstands- Signal 30 wird dann mit dem vorgegebenen Vergleichsabstand 32 im Rahmen eines zweiten Vergleichs verglichen. Hierzu wird mittels eines Differenzbildners 34 eine Differenz zwischen dem Abstandssignal 30 und dem Vergleichsabstand 32 ermittelt, welches als Differenzsignal 36 bereitgestellt wird. Das Dif ferenzsignal 36 kann einer Abstanddifferenz entsprechen. Vor liegend ist vorgesehen, dass der Vergleichsabstand 32 vom Ab standsignal 30 subtrahiert wird.

Mittels eines Verstärkers 52 beziehungsweise eines Proportio nalglieds oder eines Proportionalreglers wird das Differenz signal 36 in einer vorgebbaren Weise verstärkt und als Ab standsteuersignal 56 bereitgestellt. Das Abstandsteuersignal 56 dient vorliegend somit als Stellsignal für den Abstandreg ler. Das Abstandsteuersignal 56 wird in einem ersten Zweig über eine Begrenzereinheit 40 geführt, wodurch ein begrenztes Signal v' bereitgestellt wird, welches vorliegend einen Zu- satzsollwert für die Geschwindigkeit bildet. Das begrenzte Signal v' wird mittels einer Überlagerungseinheit 44 dem Ge schwindigkeits-Sollwert v überlagert, das vorliegend durch eine Addition gebildet ist.

Darüber hinaus wird das Abstandsteuersignal 56 in einem wei teren Zweig zunächst einem Integrierer 54 zugeführt, und das integrierte Signal wird dann ebenfalls der Begrenzereinheit 40 zugeführt, die ein Signal x' bereitstellt, welches vorlie gend einen Zusatzsollwert für die Position bildet. Das Signal x' wird mittels einer Überlagerungseinheit 42 dem Positions- Sollwert x überlagert, das vorliegend ebenfalls durch eine Addition gebildet ist.

Die Steuereinrichtung 50 erweist sich jedoch als nachteilig dahingehend, dass der Anfahrvorgang nur mit einer begrenzten Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, weil aufgrund der überlagerten Regelungen mit einem Überschwingen zu rechnen ist. Dadurch ist es auch erforderlich, Verstärkungsfaktoren insbesondere den des Verstärkers 52, zu begrenzen. Schließ- lieh sind auch besondere Bedingungen in Bezug auf Stabili- tätsprobleme zu beachten.

Mit einer Steuereinrichtung 10 gemäß FIG 2 können diese Prob leme weitgehend reduziert werden. Die Steuereinrichtung 10 gemäß FIG 2 basiert auf der Steuereinrichtung 50 gemäß FIG 1, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede erläutert werden. Bezüglich der weiteren Merkmale und Funktionen wird auf die Ausführungen zur FIG 1 verwiesen.

Die Steuereinrichtung 10 unterscheidet sich von der Steuer einrichtung 50 dadurch, dass das Differenzsignal 36 von dem um eine vorgegebene erste Zeitspanne verzögerten Ist-Stel- lungssignal 24 überlagert wird. Zu diesem Zweck ist eine Überlagerungseinheit 62 vorgesehen, die diese beiden Signale addiert, um ein Abstandsteuersignal 64 bereitzustellen. Die erste Zeitspanne ist durch ein Zeitverzögerungsglied 38 rea lisiert, welches durch eine Hardwareschaltung realisiert sein kann. Ist die Steuereinrichtung 10 jedoch zumindest teilweise durch ein Rechnerprogramm gebildet, kann hier eine entspre chende Rechnerfunktionalität vorgesehen sein.

Die erste Zeitspanne wird abhängig von der Verzögerungszeit des Abstandsensors 28 gewählt. Vorliegend entspricht die ers te Zeitspanne der Verzögerungszeit des Abstandsensors 28. Da bei handelt es sich um eine Verzögerungszeit, die der kapazi tive Abstandsensor 28 benötigt, um zu einem erfassten Abstand das entsprechende Abstandsignal 30 bereitzustellen. Somit steht als Abstandsteuersignal 64 als Ergebnis der Überlage rung durch die Überlagerungseinheit 62 ein Signal zur Verfü gung, welches einer absoluten Blechposition des Blechs 14 entspricht. Das Abstandsteuersignal 64 wird sodann unmittel bar auf die Begrenzungseinheit 40 gegeben, welche die be grenzten Signale x' und v' bereitstellt . Die weiteren Funkti onen entsprechen denen, wie es bereits zur FIG 1 erläutert wurde . Durch die geänderte Struktur der Steuereinrichtung 10 gegen über der Steuereinrichtung 50 ist es nunmehr nicht mehr er forderlich, den Verstärker 52 vorzusehen. Ebenso kann der In tegrator 54 entfallen. Die verschachtelte Regelung gemäß FIG 1 wird also in eine quasi-gesteuerte Einfachregelung über führt. Dadurch wird nicht nur die Stabilität der Regelung er heblich verbessert, sondern es ist möglich, insbesondere An fahrvorgänge deutlich beschleunigt auszuführen. Darüber hin aus kann das bei der Steuereinrichtung 50 gemäß FIG 1 antre tende Überschwingen ebenfalls weitgehend vermieden werden, wodurch die Sicherheit im bestimmungsgemäßen Betrieb weiter verbessert werden kann.

Dadurch, dass gegenüber der Steuereinrichtung 50 im Wesentli chen keine zusätzlichen neuen Hardwarekomponenten erforder lich zu sein brauchen, eignet sich die Steuereinrichtung 10 insbesondere auch für eine Nachrüstung bei bereits bestehen den Schneidvorrichtungen.

Je nach Bedarf kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die erste Zeitspanne in vorgebbaren Zeitabständen angepasst wird, beispielsweise, wenn sich die Verzögerungszeit des kapaziti ven Abstandssensors 28 je nach Betriebszustand und Alter ver ändert. Dadurch kann auch während des bestimmungsgemäßen Be triebs der Schneidvorrichtung eine zuverlässige bestimmungs gemäße Funktionalität bereitgestellt werden. Die Qualität des Schneidergebnisses kann dadurch über beide Betriebsbereiche der Schneidvorrichtung im Wesentlichen konstant gehalten wer den .

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung von kapazi tiven Abstandsensoren begrenzt. Natürlich kann anstelle des kapazitiven Abstandsensors auch ein anderer Abstandsensor vorgesehen sein, der beispielsweise optisch, elektrisch, ins besondere magnetisch, induktiv oder dergleichen basiert ist.

Besonders vorteilhaft kann natürlich vorgesehen sein, dass mehrere, beispielsweise unterschiedliche, Abstandsensoren be- nutzt werden, und für die unterschiedlichen Abstandsensoren entsprechend zugeordnete erste Zeitspannen ermittelt werden, die dann separat mit dem Ist-Stellungssignal 24 verglichen werden können. Hierdurch kann die Funktionalität der Erfin dung weiter verbessert werden, insbesondere dann, wenn das Schneidgut seine Werkstoffeigenschaften wechselt und sich zum Beispiel ein kapazitiver Abstandsensors zum Ermitteln des Ab stands nicht eignet, sondern zum Beispiel umgeschaltet werden muss, zu einen induktiven Abstandsensor oder dergleichen. Da durch kann die Flexibilität der Erfindung weiter verbessert werden .

Die Erfindung ist natürlich nicht darauf beschränkt, dass der Schneidkopf 12 gegenüber dem Schneidgut 14 verfahren wird. Natürlich ist auch eine duale Ausgestaltung denkbar, bei der das Schneidgut 14 gegenüber dem Schneidkopf 12 verfahren wird. Auch Kombinationen hiervon können vorgesehen sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.

Schließlich kann die Erfindung natürlich auch mit einer übli chen Abstandsregelung kombiniert werden. Vorzugsweise kann ein Wechsel zu vorgebbaren Zeitpunkten und/oder Positionen erfolgen .

Das Ausführungsbeispiel dient ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken.