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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING CUTTING PARAMETERS FOR A LASER CUTTING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/123216
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining cutting parameters for a laser cutting machine (18), having the steps of A) receiving at least one machine parameter, at least one process parameter and/or at least one material parameter; B) outputting properties, able to be influenced by the cutting parameters, of a laser cutting edge able to be cut by the laser cutting machine (18); C) receiving a weighting of the properties; D) determining the cutting parameters by using the at least one machine parameter, the at least one process parameter and/or the at least one material parameter and by using the weighted properties. The invention furthermore relates to a device for carrying out the method, in particular a device for machining a workpiece and/or a device that is designed to simulate a production process.

Inventors:
OTTNAD JENS (DE)
TATZEL LEONIE (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/087092
Publication Date:
June 24, 2021
Filing Date:
December 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF WERKZEUGMASCHINEN GMBH CO KG (DE)
International Classes:
G05B19/4093; G05B19/409
Domestic Patent References:
WO2018030939A12018-02-15
WO2012000995A12012-01-05
Foreign References:
DE112018005809T52020-08-13
EP3454146A12019-03-13
Attorney, Agent or Firm:
TRUMPF PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Ermitteln von Schneidparametern für eine Laserschneidmaschine (18), mit den Schritten

A) Empfangen von mindestens einem Maschinenparameter, mindestens einem Prozessparameter und/oder mindestens einem Materialparameter;

B) Ausgeben von durch die Schneidparameter beeinflussbaren Eigenschaften einer durch die Laserschneidmaschine (18) schneidbaren Laserschnittkante;

C) Empfangen einer Gewichtung der Eigenschaften;

D) Ermitteln der Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt El) mindestens einer der ermittelten Schneidparameter ausgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Schneidparameter an die Laserschneidmaschine (18) übergeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserschneidprozess unter Verwendung der übergebenen Schneidparameter durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt E2) Informationen zu mindestens einer der Eigenschaften ausgegeben werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangen in den Schritten A) und/oder C) über eine grafische Benutzeroberfläche (12) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben in den Schritten B), El) und/oder E2) über eine grafische Benutzeroberfläche (12) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt F) eine bildliche Darstellung (20) der Laserschnittkante ausgegeben wird, die mit der Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie mit den Schneidparametern verbunden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bildliche Darstellung (20) der Laserschnittkante anhand des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie anhand der Schneidparameter aus einem Speicher (16) ausgelesen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bildliche Darstellung (20) der Laserschnittkante unter Verwendung einer Daten- Aggregations-Routine ermittelt wird, wobei der mindestens eine Maschinenparameter, der mindestens eine Prozessparameter und/oder der mindestens eine Materialparameter sowie die Schneidparameter als Eingabe in die Daten-Aggregations-Routine dienen.

11. Vorrichtung (10) zur Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Vorrichtung (10) Folgendes aufweist:

• Eine grafische Benutzeroberfläche (12), die eingerichtet ist, mindestens einen Maschinenparameter, mindestens einen Prozessparameter und/oder mindestens einen Materialparameter zu empfangen; und Eigenschaften einer durch eine Laserschneidmaschine (18) schneidbaren Laserschnittkante auszugeben, wobei die Eigenschaften durch Schneidparameter beeinflussbar sind, und eine Gewichtung der Eigenschaften zu empfangen;

• eine Recheneinheit (14), die eingerichtet ist, die Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften zu ermitteln.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Laserschneidmaschine (18), die eingerichtet ist, das Werkstück unter Verwendung der Schneidparameter mittels eines Laserschnitts zu schneiden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die grafische Benutzeroberfläche (12) weiter eingerichtet ist, mindestens einen der ermittelten Schneidparameter auszugeben und/oder Informationen zu mindestens einer der Eigenschaften auszugeben.

14. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen Produktionsprozess zu simulieren, wobei der Produktionsprozess die Laserschneidmaschine (18) umfasst, auf der ein Laserschneidprozess unter Verwendung der ermittelten Schneidparameter durchführbar ist.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schneidparametern für eine Laserschneidmaschine

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Schneidparametern für eine Laserschneidmaschine sowie eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, insbesondere eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes und/oder eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, einen Produktionsprozess zu simulieren.

Laserschneidmaschinen werden bevorzugt für die schnelle Herstellung und Bearbeitung von präzisen Werkstücken eingesetzt. Das Werkstück wird dabei im herkömmlichen Fall mit einem Laser aus einer Platte, insbesondere in Form eines Blechs, geschnitten. Die durch den Laser eingebrachte Energie führt je nach Verfahren zum Schmelzen, zum Verbrennen oder zum Sublimieren des Werkstückmaterials in der Schnittfuge. Insbesondere unter Zuhilfenahme eines Prozessgases, wird das abgetragene Material aus der Schnittfuge abgeführt. Die so entstandene Schnittkante weist eine Oberfläche mit charakteristischen Merkmalen auf, die auch vom Verfahrensablauf bzw. den Verfahrensparametern, wie beispielsweise Schneidgeschwindigkeit oder Abstand Düse zu Blech, abhängt. Je nach Prozess und Anwendungsbereich der hergestellten Werkstücke wird eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit der Schnittkante angestrebt.

In WO 2012/000995 Al wird ein Dialogsystem zur Untersuchung eines auf einer Werkzeugmaschine durchgeführten Bearbeitungsprozesses beschrieben. Es wird ein Vorschlag für die Verbesserung von zumindest einem Qualitätsmerkmal eines nachfolgenden Bearbeitungsprozesses ermittelt. Ein Bediener kann das zu verbessernde Qualitätsmerkmal über Eingabemittel vorgeben. Zur Ermittlung des Vorschlages zum Verbessern des Qualitätsmerkmals wird auf hinterlegtes Expertenwissen zurückgegriffen. Zum Ermitteln des Vorschlags werden weiter durch die Werkzeugmaschinensensorik ermittelte Daten und/oder Fotos eines bearbeiteten Werkstücks samt zugehöriger Material- und Bearbeitungsdaten eingelesen.

Aufgabe der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eine Vorrichtung zum Ermitteln von Schneidparametern weiter zu verbessern und insbesondere die Bedienbarkeit weiter zu vereinfachen.

Beschreibung der Erfindung Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 11 sowie eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Ermitteln von Schneidparametern für eine Laserschneidmaschine mit den Schritten

A) Empfangen von mindestens einem Maschinenparameter, mindestens einem Prozessparameter und/oder mindestens einem Materialparameter; B) Ausgeben von durch die Schneidparameter beeinflussbaren Eigenschaften einer durch die Laserschneidmaschine schneidbaren Laserschnittkante;

C) Empfangen einer Gewichtung der Eigenschaften; D) Ermitteln der Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften.

Das Verfahren beinhaltet somit in Schritt A) das Empfangen von mindestens einem Maschinenparameter, mindestens einem Prozessparameter und/oder mindestens einem Materialparameter. Maschinenparameter geben dabei an, welche Laserschneidmaschine verwendet wird. Prozessparameter geben an, welcher Prozess zum Laserschneiden verwendet wird. Materialparameter geben an, welches Material geschnitten werden soll, also aus welchem Material z. B. das zu schneidende Blech besteht. Der Empfang in Schritt A) kann beispielsweise über eine Eingabeeinheit durch einen Bediener erfolgen. Es ist ebenfalls möglich, dass der Empfang von Schritt A) über eine Datenschnittstelle erfolgt.

Das Verfahren beinhaltet in Schritt B) das Ausgeben von durch die Schneidparameter beeinflussbaren Eigenschaften einer durch die Laserschneidmaschine schneidbaren Laserschnittkante. Durch die Schneidparameter beeinflussbare Eigenschaften der Laserschnittkante beinhalten z. B. die Merkmale der Schnittkante selbst und die Merkmale des Prozesses, durch den die Schnittkante erzeugt wurde. Merkmale der Schnittkante sind z. B. Grat, Grathöhe, Gratdicke, Kantenschräge, Rauheit, Verfärbung, Homogenität. Merkmale des Prozesses sind z. B. die Robustheit, die auch Prozesssicherheit genannt wird und z. B. das Risiko eines Fehlschnittes angibt. Weitere Merkmale des Prozesses können die Produktivität des Prozesses und/oder der Gasverbrauch sein. Das Ausgeben der Eigenschaften kann beispielsweise über eine Ausgabeeinheit an einen Bediener erfolgen. Das Ausgeben der Eigenschaften in Schritt B) kann ebenfalls z. B. über eine Datenschnittstelle erfolgen. Schneidparameter des Laserschneidens auf der Laserschneidmaschine sind z. B. Vorschub, Abstand Düse-Blech, Einstellmaß, Gasdruck, Fokusdurchmesser, Laserleistung, Düsendurchmesser, Gasart.

In einem Schritt C) wird eine Gewichtung der Eigenschaften empfangen. Die Eigenschaften sind dabei die durch die Schneidparameter beeinflussbaren Eigenschaften der Laserschnittkante. Die Eigenschaften umfassen dabei die Merkmale der Schnittkante sowie die Merkmale des Prozesses. Die Gewichtung der Eigenschaften gibt dabei an, wie wichtig eine Eigenschaft im Verhältnis zu den anderen Eigenschaften ist. Nicht alle Eigenschaften können gleichzeitig optimiert werden, zum Teil sind die Erfordernisse an die Schneidparameter für verschiedene Eigenschaften unterschiedlich oder sogar gegenläufig. Deshalb ist die Gewichtung von Vorteil, um präzise erfassen zu können, wie wichtig die Eigenschaften in ihrer Beziehung zueinander sind. Der Empfang von Schritt C) kann beispielsweise über eine Eingabeeinheit durch einen Bediener erfolgen. Bevorzugt ist die Eingabeeinheit mit der Ausgabeeinheit gekoppelt, über die in Schritt B) die Eigenschaften ausgegeben wurden. In einer Ausführungsform kann der Empfang von Schritt C) auch über eine Datenschnittstelle erfolgen.

In einem Schritt D) werden die Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen

Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften ermittelt. Das Ermitteln der Schneidparameter erfolgt beispielsweise durch eine gewichtete Optimierung mehrerer Zielfunktionen. Die Zielfunktionen sind durch die Schneidparameter beeinflussbare Eigenschaften einer durch die Laserschneidmaschine schneidbaren Laserschnittkante. Die zu optimierenden Parameter sind die Schneidparameter. Die Lösung erfolgt z. B. durch mindestens eine Daten-Aggregations-Routine, die auf bekannten Datensätzen basiert.

Die Daten-Aggregations-Routine kann ausgelegt sein, ein oder mehrere bekannte Datensätze, sog. Eingangsdatensätze, zu einem neuen Datensatz, dem Ausgangsdatensatz, zu aggregieren. Der Ausgangsdatensatz kann eine oder mehrere Zahlen oder Vektoren aufweisen. Der Ausgangsdatensatz kann vollständig oder teilweise weiteren Daten-Aggregations-Routinen als Eingangsdatensatz zur Verfügung gestellt werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Ermittlung der Schneidparameter in Form eines Algorithmus mit mehreren verbundenen Daten-Aggregations-Routinen. Insbesondere können mehrere hundert, vorzugsweise mehrere tausend solcher Daten-Aggregations-Routinen miteinander verbunden werden. Die Qualität und Geschwindigkeit wird hierdurch deutlich verbessert. Eine, insbesondere mehrere, besonders bevorzugt alle, Daten- Aggregations-Routinen können ausgelegt sein, mehrere Ausgangsdaten jeweils mit den Gewichtungen der Eigenschaften zu kombinieren, und so zu einem neuen Datensatz zu aggregieren. Datensätze, die zu verschiedenen Gewichtungen der Eigenschaften gehören, können ebenfalls aggregiert werden. In Ausführungsformen der Erfindung kann die mindestens eine Daten-Aggregations- Routine verändert werden und/oder die Verknüpfungen der Daten-Aggregations- Routinen können verändert werden. Eine Daten-Aggregations-Routine kann beispielsweise ein neuronales Netz oder ein Algorithmus des maschinellen Lernens, wie z. B. ein evolutionärer Algorithmus, sein. Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Merkmale der Schnittkante eine und/oder mehrere der folgenden Schnittkanten-Qualitätsmerkmale beinhalten:

• Rauheitsstärke

• Rauheitsform · Grathöhe

• Gratform

• Schnittkantenschräge

• Verfärbung

• Angeschnittene Schnittoberkante · Kolkung, Einzelkolkung, Kolkungs-Anhäufung, Self-Burning

• Hohles Schnittflächenprofil

• Kantenanschmelzung an der Schnittoberkante / -unterkante

• Kantenhohlschnitt oberhalb der Schnittunterkante / -unterkante • Örtliche Rillenabweichung

• Risse in der Schnittfläche

• Schmelzperlenkette an der Schnittoberkante

• Schnittflächenende nicht durchgeschnitten

• Schnittwinkelabweichung an beiden Schnittflächen

• Schnittwinkelabweichung an einer Schnittfläche

• Ungleichmäßige Rillentiefe

• Welliges Schnittflächenprofil

• Übermäßiger Rillennachlauf

• Schnittfugenerweiterung an der Werkstückoberseite / Oberkante, Werkstückunterseite / Unterkante

• Übermäßige Rillentiefe, starke Aufrauhung

• In Schneidrichtung wellige Schnittfläche

• Welliger Schnittanfang

• Schlacke-Anhaftung an Unterseite

• Schlackenkruste, Verschweißung der Schnittkante, Wulst, umklappende Schmelze

• Bartbildung/ Gratbildung, Perlgrat, feinnadeliger Grat, spürbarer Grat, langer + abbrechbarer Grat, kurzer + nicht abbrechbarer Grat, sehr starker Grat

• Unterbrochener Schnitt in Längsrichtung, Strahlabriss

• Spritzer auf Materialoberfläche, Fädchenbildung

• Verfärbung der Schnittfläche, Schnittende-Verfärbung, Schnittflächen verfärbung, Ecken-Verfärbung, Schmauch

Die Ermittlung der Schneidparameter wird bevorzugt durch eine Recheneinheit durchgeführt. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Empfangen von Maschinen-, Material- und Prozessparametern, das Ausgeben der Eigenschaften und/oder das Empfangen der Gewichtung der Eigenschaften über eine Eingabe-/Ausgabeeinheit, die mit der Recheneinheit gekoppelt ist. Es ist ebenfalls möglich, dass das Empfangen von Maschinen-, Material- und Prozessparametern, das Ausgeben der Eigenschaften und/oder das Empfangen der Gewichtung der Eigenschaften über eine Datenschnittstelle der Recheneinheit erfolgt. In diesem Fall können die empfangenen Daten beispielsweise von einer weiteren Recheneinheit im Vorfeld ermittelt worden sein und/oder die ausgegebenen Daten von der weiteren Recheneinheit und/oder einer zweiten weiteren Recheneinheit verarbeitet werden. Dies kann beispielsweise für Fabriksimulationen Anwendung finden.

In einer Ausführungsform kann mindestens einer der in Schritt D) ermittelten Schneidparameter in einem Schritt El) ausgegeben werden. Die Ausgabe kann beispielsweise auf der Ausgabeeinheit, auf der die Ausgabe von Schritt B) erfolgt ist, an einen Bediener erfolgen. Die Ausgabe ist ebenfalls über eine weitere Ausgabeeinheit an den Bediener und/oder einen weiteren Bediener möglich. Es ist ebenfalls möglich, dass die Ausgabe von Schritt El) über eine Datenschnittstelle erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt El) alle ermittelten Schneidparameter an die Laserschneidmaschine ausgegeben, d. h. übermittelt.

In einer Ausführungsform wird dann der Laserschneidprozess mit den übermittelten Schneidparametern durchgeführt. Optional kann daraufhin das Schneidergebnis z. B. anhand einer optischen Aufnahme, zurückübermittelt werden und als Eingangsdatensatz für die Daten-Aggregations-Routine zur Verfügung gestellt werden.

In einer Ausführungsform werden in einem Schritt E2) Informationen zu mindestens einer der Eigenschaften ausgegeben. Dies kann zum einen die Ausgabe der gerade getätigten Eingabe als Rückmeldung an einen möglichen Benutzer betreffen. Dies kann außerdem die Ausgabe von Informationen zu der gerade eingegebenen Gewichtung von Eigenschaften in Verbindung mit weiteren Eigenschaften betreffen. Dies ist von Vorteil, um bei Eingabe von Gewichtungen in Schritt C) die Auswirkung der eingegebenen Gewichtungen auf die anderen Eigenschaften auszugeben. So kann beispielsweise eine Ausgabe erfolgen, wie sich die Eigenschaften, also z. B. die Merkmale der Schnittkante selbst und die Merkmale des Prozesses durch die Veränderung des Gewichtungsfaktors verändern. Die Ausgabe kann beispielsweise auf der Ausgabeeinheit erfolgen, die in Schritt B) und/oder El) verwendet wurde.

In einer Ausführungsform erfolgt das Empfangen in den Schritten A) und/oder C) über eine grafische Benutzeroberfläche. Die grafische Benutzeroberfläche kann dabei an der Eingabeeinheit angeordnet sein oder mit der Eingabeeinheit über eine Datenleitung verbunden sein. Die Eingabeeinheit kann zugleich Bestandteil der Recheneinheit sein. Das Empfangen kann z. B. das Empfangen einer Eingabe eines Bedieners umfassen. Für das Empfangen von Schritt A) können beispielsweise Eingabefelder angezeigt werden, die den Parametern, wie dem mindestens einen Maschinenparameter, dem mindestens einen Prozessparameter und/oder dem mindestens einen Materialparameter zugeordnet sind. Durch eine Eingabe in die Eingabefelder können die Parameter dann empfangen werden. Die grafische Benutzeroberfläche kann weiter so ausgestaltet sein, dass sie optische Abbilder von Schiebereglern anzeigt, von denen je einer durch die Schneidparameter beeinflussbaren Eigenschaft entspricht. Durch Verstellen des angezeigten Schiebereglers mittels z. B. eines Zeigeinstruments oder über einen berührempfindlichen Bildschirm kann dann die Gewichtung der Eigenschaften eingestellt werden - Schritt C).

In einer Ausführungsform erfolgt das Ausgeben in den Schritten B), El) und/oder E2) über eine grafische Benutzeroberfläche, die der grafischen Benutzeroberfläche zum Empfangen in den Schritten A) und/oder C) entsprechen kann. Die grafische Benutzeroberfläche kann dabei an der Ausgabeeinheit angeordnet sein, mit der Ausgabeeinheit über eine Datenleitung verbunden sein und/oder Bestandteil der Eingabe-/Ausgabeeinheit sein. Die Ausgabeeinheit und/oder die Eingabe-/Ausgabeeinheit kann zugleich Bestandteil der Recheneinheit sein. Für das Ausgeben in Schritt E2) zum Beispiel, um zu den in Schritt C) eingegebenen Gewichtungen die Auswirkung der eingegebenen Gewichtungen auf die anderen Eigenschaften auszugeben. So kann beispielsweise eine Ausgabe erfolgen, wie sich die Eigenschaften, also z. B. die Merkmale der Schnittkante selbst und die Merkmale des Prozesses durch die Veränderung des Gewichtungsfaktors verändern. Es können Zahlenwerte und/oder weitere Visualisierungen, z. B. in Farbe und/oder in Pfeilform, angegeben werden, die anschaulich machen können, welche Eigenschaften - beispielsweise im Vergleich zur vorherigen Eingabe - sich verbessern und/oder verschlechtern.

In einer Ausführungsform wird in einem Schritt F) eine bildliche Darstellung der Laserschnittkante ausgegeben, die mit der Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie mit den Schneidparametern verbunden ist. Dies ermöglicht eine optische Rückmeldung an einen Bediener, wie die zu erwartende Laserschnittkante unter den gewählten Gewichtungen aussehen könnte.

In einer Ausführungsform wird in Schritt F) beispielsweise eine Fotografie einer Laserschnittkante angezeigt, die zusammen mit ihren Parametern -

Maschinenparameter, Prozessparameter, Materialparameter, Schneidparameter - in einem Speicher abgespeichert ist. Zum Anzeigen in Schritt F) wird dann diejenige Fotografie ausgewählt, die mit den Parametern am nächsten an den aktuellen Parametern liegt. Der Speicher kann sich beispielsweise in der Recheneinheit oder an einem über Datenleitung verbundenen entfernten Ort befinden.

In einer weiteren Ausführungsform wird die in Schritt F) angezeigte bildliche Darstellung der Laserschnittkante unter Verwendung einer Daten-Aggregations- Routine ermittelt, wobei der mindestens eine Maschinenparameter, der mindestens eine Prozessparameter und/oder der mindestens eine Materialparameter sowie die Schneidparameter als Eingabe in die Daten- Aggregations-Routine dienen. Mittels der Daten-Aggregations-Routine wird die bildliche Darstellung der zu erwartenden Laserschnittkante generiert.

Eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks auf einer Laserschneidmaschine, die geeignet ist, das Verfahren zum Ermitteln von Schneidparametern für die Laserschneidmaschine auszuführen, weist eine grafische Benutzeroberfläche auf, die eingerichtet ist, mindestens einen Maschinenparameter, mindestens einen Prozessparameter und/oder mindestens einen Materialparameter zu empfangen. Die grafische Benutzeroberfläche ist weiter eingerichtet, Eigenschaften einer durch eine Laserschneidmaschine schneidbaren Laserschnittkante auszugeben, wobei die Eigenschaften durch Schneidparameter beeinflussbar sind. Die grafische Benutzeroberfläche ist weiter eingerichtet, eine Gewichtung dieser Eigenschaften zu empfangen. Bevorzugt ist die grafische Benutzeroberfläche Bestandteil einer Eingabe-/Ausgabeeinheit. Die Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks weist außerdem eine Recheneinheit auf, die eingerichtet ist, die Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften zu ermitteln. Die Vorrichtung bietet durch die Ausgabe der Maschinenparameter, der Prozessparameter und/oder die Materialparameter und den Empfang der der Gewichtung derselben, die Möglichkeit, diejenigen Schneidparameter zu ermitteln, die ein Ergebnis liefern, das den Bedürfnissen eines Bedieners der Vorrichtung am nächsten kommt. Dadurch wird für einen Bediener die Einstellung der Vorrichtung vereinfacht.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Bearbeitung des Werkstücks eine Laserschneidmaschine auf, die eingerichtet ist, das Werkstück unter Verwendung der Schneidparameter mittels eines Laserschnitts zu schneiden. Durch diese Ausführungsform lassen sich die ermittelten Schneidparameter an die Laserschneidmaschine übergeben, worauf diese den Schneidprozess mit den ermittelten Parametern ausführen kann.

In einer Ausführungsform ist die grafische Benutzeroberfläche weiter eingerichtet, mindestens einen der ermittelten Schneidparameter auszugeben und/oder Informationen zu mindestens einer der Eigenschaften auszugeben. Hierdurch wird es für einen Bediener möglich, die Auswirkung seiner Eingaben abzuschätzen und mögliche Ergebnisse zu beurteilen. In einer Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dazu ausgebildet, einen Produktionsprozess zu simulieren, wobei der simulierte Produktionsprozess die Laserschneidmaschine umfasst, auf der ein Laserschneidprozess unter Verwendung der ermittelten Schneidparameter durchführbar ist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft in einer Fabriksimulation, wo verschiedene Parameter für verschiedene Werkzeugmaschinen in der Fabrik in einer Simulation kombiniert werden können. Dies kann beispielsweise zur Optimierung von Parametern über mehrere Werkzeugmaschinen einer Fabrik oder eines Fabrikverbundes hinweg genutzt werden. Z. B. kann optimiert werden, ob es sinnvoller ist, die Schnittkante nach dem Schneiden in einem separaten Entgratprozess zu entgraten oder ob es sinnvoller ist, die Schnittkante mit möglichst kleinem Grat mit dem Laser zu schneiden. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung Fig. 1 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks; und Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer grafischen Benutzeroberfläche. Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Verfahren zum Ermitteln von

Schneidparametern für eine Laserschneidmaschine 18 (Fig. 2) wird in Schritt A) mindestens ein Maschinenparameter, mindestens ein Prozessparameter und/oder mindestens ein Materialparameter empfangen. Dies kann beispielsweise durch eine Auswahl eines Bedieners erfolgen, der angibt, für welchen Prozess, für welches Material und für welche Maschine etc. die Schneidparameter optimiert werden sollen. In einem Schritt B) werden durch die Schneidparameter beeinflussbare Eigenschaften einer durch die Laserschneidmaschine 18 schneidbaren Laserschnittkante ausgegeben. In einem Schritt C) wird eine Gewichtung der Eigenschaften empfangen. Bevorzugt erfolgt das Empfangen durch eine Eingabe des Bedieners, die sich auf die in Schritt B) ausgegebenen Eigenschaften bezieht. Je nachdem wie sich die Gewichtung ändert, ändert sich die Wichtigkeit der einzelnen Eigenschaften. Würde für jede Eigenschaft die gleiche Gewichtung eingegeben, so wären alle Eigenschaften gleich wichtig. In einem Schritt D) werden die Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften ermittelt. Einer Eigenschaft mit größerer Gewichtung wird dabei eine höhere Wichtigkeit bei der Ermittlung zugewiesen. Sind beispielsweise alle Eigenschaften gleich gewichtet, so sind sie, wie zuvor erwähnt, bei der Ermittlung der Schneidparameter gleich wichtig.

Das Verfahren kann beispielsweise auf einer Recheneinheit 14 (Fig. 2) ablaufen, in die über eine Eingabe-/Ausgabeeinheit die Parameter und Gewichtungen als Präferenzen eines Bedieners eingegeben und von der Recheneinheit 14 empfangen werden können. Ausgehend von den Eingaben werden die „optimalen" Schneidparameter ermittelt und ausgegeben. Zusätzlich wird visualisiert, dass die Veränderung an einem Parameter und/oder einer Gewichtung die Möglichkeiten an anderer Stelle einschränkt und es wird die ungefähr zu erwartende Schnittkante angezeigt.

Hierdurch wird ein Bediener dabei unterstützt, genau die Schnittkante beim Laserschneiden zu bekommen, die für seine Anforderungen optimal ist. Er bekommt ebenfalls die Möglichkeit, die Einstellungen zu den Schneidparametern selbst zu verändern und wird durch das Verfahren und/oder die Vorrichtung dabei unterstützt, eine Gesamtheit von Schneidparametern zu ermitteln, die ein Schneidergebnis ergibt, das der gewünschten Laserschnittkante am nächsten kommt.

In Fig. 2 ist schematisch eine Vorrichtung 10 zur Bearbeitung eines Werkstücks dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist eine grafische Benutzeroberfläche 12 auf, die beispielsweise Bestandteil einer Eingabe-/Ausgabeeinheit sein kann. Die grafische Benutzeroberfläche 12 ist eingerichtet, zumindest die Schritte A), B),

C) des Verfahrens von Fig. 1 auszuführen, also mindestens einen Maschinenparameter, mindestens einen Prozessparameter und/oder mindestens einen Materialparameter zu empfangen, Eigenschaften einer durch eine

Laserschneidmaschine schneidbaren Laserschnittkante auszugeben, wobei die Eigenschaften durch Schneidparameter beeinflussbar sind, und eine Gewichtung der Eigenschaften zu empfangen. Die Vorrichtung 10 weist weiter die Recheneinheit 14 auf, die eingerichtet ist, die Schneidparameter unter Verwendung des mindestens einen Maschinenparameters, des mindestens einen Prozessparameters und/oder des mindestens einen Materialparameters sowie unter Verwendung der gewichteten Eigenschaften zu ermitteln. In einem Speicher 16 der Vorrichtung 10 kann z. B. der Programmcode zur Ausführung des Verfahrens abgespeichert sein. Eine Laserschneidmaschine 18 ist ausgelegt, das Werkstück mittels eines Laserstrahls zu schneiden, d. h. ein

Laserschneidverfahren unter Verwendung der ermittelten Schneidparameter auszuführen. Hierfür können die in der Recheneinheit 14 ermittelten Schneidparameter an die Laserschneidmaschine 18 ausgegeben werden. In Fig. 3 ist beispielhaft eine grafische Benutzeroberfläche 12 dargestellt, wie sie in einer Vorrichtung 10 gemäß Fig. 2 zum Einsatz kommen kann.

In einem ersten Bereich 12.1 der Oberfläche 12 sind grafische Bedienelemente angeordnet, die es einem Bediener erlauben, Materialparameter, Maschinenparameter und Prozessparameter einzugeben. Im dargestellten

Beispiel können die Materialparameter „Material" - zu schneidendes Material des Werkstücks - und „Dicke" - Dicke des Werkstücks - angegeben werden. Als Materialien können beispielsweise Edelstahl, Baustahl, Aluminium oder Kupfer oder Kombinationen davon zum Einsatz kommen. Die Dicke des Werkstücks kann - abhängig vom Material - von unter 1mm bis mehrere cm betragen. Außerdem kann „Maschine", also die Art der verwendeten Laserschneidmaschine 18 angegeben werden. Beispiele für Laserschneidmaschinen 18, die zum Einsatz kommen können, sind unter den Bezeichnungen Trumpf Tru Laser 5030 und Trumpf TruLaser Center 7030 bekannt geworden. Je nach Laserschneidmaschine sind beispielsweise die verwendeten Optiken o. ä. verschieden. Weiterhin kann mit „Laser" die Art des verwendeten Lasers angegeben werden. Beispiele für Angaben für Laser sind Scheibenlaser, C02 Laser, jeweils mit der möglichen Angabe der maximalen Laserleistung.

In einem zweiten Bereich 12.2 sind durch die Schneidparameter beeinflussbare Eigenschaften der durch die Laserschneidmaschine 18 schneidbaren Laserschnittkante ausgebbar und mit einer Gewichtung versehbar. Dazu werden die Eigenschaften beispielsweise mit ihrem Namen ausgegeben, hier im Beispiel „Produktivität", „Prozesssicherheit", „Grat", „Kantenschräge", „Rauheit". Zu jeder Eigenschaft benachbart wird vorzugsweise ein Schieberegler angezeigt, über den die Wichtung der Eigenschaft im Verhältnis zu den anderen Eigenschaften aus dem zweiten Bereich 12.2 eingestellt werden kann. Ein Ende des Schiebereglers, z. B. links, bedeutet dabei „weniger wichtig", das gegenüberliegende Ende, z. B. rechts, des Schiebereglers bedeutet dabei „sehr wichtig". Im zweiten Bereich 12.2 lassen sich weiter Bedingungen setzen, die mehrere Eigenschaften gemeinsam „im Bündel" setzen. Ein Beispiel hierfür ist der Wunsch nach einer Schnittkante gemäß Norm DIN EN ISO 9013, die Maximalwerte für Rauheit und Kantenschräge vorsieht. Im in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist diese Bedingung durch einen Haken ausgewählt. Eine im dargestellten Beispiel auswählbare Bedingung ist, dass nach einer Empfehlung von dem Hersteller der Werkzeugmaschine geschnitten werden soll. Diese Empfehlung umfasst für jedes Material, jede Dicke, jede Maschine usw. einen Satz Schneidparameter, mit denen man schneiden sollte. Dieser Parametersatz ist also nicht ganz individuell ermittelt, sondern umfasst einen Satz allgemeingültigerer Parameter, der z. B. auf Erfahrungswissen beruht. In einem dritten Bereich 12.3 werden unten die ermittelten Schneidparameter ausgegeben. Im dargestellten Beispiel werden hier die Werte für „Vorschub", „Abstand-Düse-Blech", „Einstellmaß" und „Gasdruck" ausgegeben. Die Werte, die die Schneidparameter annehmen dürfen, werden vorteilhafterweise durch Nebenbedingungen eingeschränkt, damit der Schneidprozess selbst durchführbar bleibt. Z. B. sollte der Abstand-Düse-Blech nicht so klein eingestellt werden, dass es zu Kollisionen zwischen Laserschneidkopf und Werkstück kommt.

Darüber - im mittleren Bereich von 12.3 - werden zu erwartende Eigenschaften der Laserschnittkante dargestellt. Im dargestellten Beispiel beinhalten diese die Merkmale der Schnittkante selbst, hier „Grat", „Kantenschräge" und „Rauheit". Die Eigenschaften beinhalten außerdem die Merkmale des Prozesses, durch den die Schnittkante erzeugt wurde, hier: „Produktivität", „Prozesssicherheit". Neben den Eigenschaften erfolgt grafisch ein Hinweis zur Qualität der Eigenschaft. Dies kann z. B. sein, ob sich der Wert der Eigenschaft gegenüber der letzten Ermittlung der Schneidparameter verbessert hat - grüner Pfeil nach oben - oder ob sich der Wert gegenüber der letzten Ermittlung der Schneidparameter verschlechtert hat - roter Pfeil nach unten.

Im oberen Teil des Bereiches 12.3 wird eine bildliche Darstellung 20, z. B. ein Foto der Laserschnittkante, dargestellt, wie sie unter den ermittelten und im unteren Bereich von 12.3 dargestellten Schneidparametern erwartet wird. In dem Speicher 16 (Fig. 2) können bildliche Darstellungen 20 von Laserschnittkanten abgespeichert sein, die mit Maschinenparametern, mit Prozessparametern, mit Materialparametern sowie mit Schneidparametern verknüpft sind. Auf diese Weise kann zu gegebenen Parametern die am besten zu einem zu erzielenden Laserschneidergebnis passende bildliche Darstellung 20 aus dem Speicher 16 ausgelesen werden und zur Information eines Bedieners auf der grafischen Benutzeroberfläche 12 ausgegeben werden.

Die Qualität der Schnittkante kann durch die Erfindung objektiv, transparent und individuell dargestellt werden. Die Einstellung kann intuitiv erfolgen. Es wird für einen Bediener verständlich dargestellt, wie die Eigenschaften der Schnittkante Zusammenhängen und dass eine Verbesserung einer Eigenschaft die Qualität der anderen Eigenschaften beeinflusst. Dadurch wird jedoch auch verständlich dargestellt, in welchen Grenzen der Schneidprozess durch die Schneidparameter einstellbar ist. Der Schneidprozess wird dadurch planbarer.

Bezuaszeichenliste

10 Vorrichtung

12 grafische Benutzeroberfläche 12.1 erster Bereich der grafischen Benutzeroberfläche 12 12.2 zweiter Bereich der grafischen Benutzeroberfläche 12 12.3 dritter Bereich der grafischen Benutzeroberfläche 12 14 Recheneinheit 16 Speicher 18 Laserschneidmaschine 20 bildliche Darstellung