DE202020101810U1

DE202020101810U1 - Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands von Auflageleisten einer Werkstückauflage sowie Werkzeugmaschine mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE202020101810U1
Application number: DE202020101810.8U
Authority: DE
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-07-13
Anticipated expiration: 2030-03-18

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Auflageleiste (18) zur Lagerung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs (15), an einer Werkzeugmaschine (1) für die trennende Werkstückbearbeitung mittels eines Trennstrahls, wobei bei einem Sollzustand der Auflageleiste (18)
• die Auflageleiste (18) mit mehreren Auflagevorsprüngen (20) versehen ist, die einander in einer Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) benachbart sind, wobei zwischen einander benachbarten Auflagevorsprüngen (20) ein Vorsprungzwischenraum (22) ausgebildet ist,
• die Auflagevorsprünge (20) von einem Grundkörper (24) der Auflageleiste (18) in Richtung (23) einer Höhe der Auflageleiste (18) quer zu der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) zu einer Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) hin vorstehen, wobei die Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) für die Lagerung des Werkstücks ausgebildet ist und
• die Auflagevorsprünge (20) in einer Ansicht auf eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Längsseite der Auflageleiste (18) eine definierte Soll-Geometrie aufweisen mit einer Vorsprungshöhe (26), mit der sich die Auflagevorsprünge (20) über einen definierten und den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereich der Auflageleiste (18) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Vorrichtung zur Bestimmung einer Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) der Auflageleiste (18) ausgebildet ist, indem die Vorrichtung eine Vorrichtung (27) zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens sowie eine Vergleichsvorrichtung (34) umfasst,
• wobei die Vorrichtung (27) zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens aufweist:
- eine Scanvorrichtung (31), die eine Lichtquelle (28) umfasst, von der aus auf die Längsseite der Auflageleiste (18) eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Lichtlinie (29) projizierbar ist und mittels derer die Längsseite der Auflageleiste (18) mit der Lichtlinie (29) über wenigstens einen Teil des den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereichs der Auflageleiste (18) in Richtung (23) der Höhe der Auflageleiste (18) scanbar ist,
- einen optischen Detektor (32), mittels dessen die mit der Lichtlinie (29) gescannte Längsseite der Auflageleiste (18) in dem gescannten Umfang unter Erzeugung eines Bildes der Längsseite der Auflageleiste (18) erfassbar ist sowie
- eine Auswertevorrichtung (33), mittels derer anhand des erzeugten Bildes der Längsseite der Auflageleiste (18) die Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) bestimmbar ist und
• wobei mittels der Vergleichsvorrichtung (34) die bestimmte Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) mit der definierten Soll-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) vergleichbar ist.

Description

Offenbart ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Auflageleiste zur Lagerung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs, an einer Werkzeugmaschine für die trennende Werkstückbearbeitung mittels eines Trennstrahls, wobei bei einem Sollzustand der Auflageleiste

• die Auflageleiste mit mehreren Auflagevorsprüngen versehen ist, die einander in einer Längsrichtung der Auflageleiste benachbart sind, wobei zwischen einander benachbarten Auflagevorsprüngen ein Vorsprungzwischenraum ausgebildet ist,
• die Auflagevorsprünge von einem Grundkörper der Auflageleiste in Richtung einer Höhe der Auflageleiste quer zu der Längsrichtung der Auflageleiste zu einer Lagerungsseite der Auflageleiste hin vorstehen, wobei die Lagerungsseite der Auflageleiste für die Lagerung des Werkstücks ausgebildet ist und
• die Auflagevorsprünge in einer Ansicht auf eine in der Längsrichtung der Auflageleiste verlaufende Längsseite der Auflageleiste eine definierte Soll-Geometrie aufweisen mit einer Vorsprungshöhe, mit der sich die Auflagevorsprünge über einen definierten und den Auflagevorsprüngen zugeordneten Höhenbereich der Auflageleiste erstrecken.

Offenbart ist außerdem

• ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Werkstückauflage einer Werkzeugmaschine für die trennende Bearbeitung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs, mittels eines Trennstrahls, wobei die Werkstückauflage zur Lagerung des Werkstücks mehrere Auflageleisten der vorgenannten Art umfasst, die mit einer Längsrichtung gleichgerichtet verlaufen und die in einer Querrichtung voneinander beabstandet sind,
• ein Verfahren zum trennenden Bearbeiten eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs, an einer Werkzeugmaschine für die trennende Werkstückbearbeitung mittels eines Trennstrahls, wobei das Werkstück bei der Bearbeitung auf einer Werkstückauflage der vorgenannten Art gelagert ist sowie
• eine Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Werkstückauflage der Werkzeugmaschine.

Beispielsweise an Laserflachbettmaschinen für die trennende Blechbearbeitung mittels Laser ruhen die Bleche während ihrer Bearbeitung auf Auflagevorsprüngen von Auflageleisten, die an einem Palettenrahmen einer Werkstückpalette mit ihrer Längsrichtung parallel zueinander und in ihrer Querrichtung voneinander beabstandet montiert sind. Bearbeitungsbedingt werden Auflagevorsprünge verschlissen und/oder beschädigt, beispielsweise abgeschmolzen. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit der Auflageleisten und der von diesen gebildeten Werkstückauflage beeinträchtigt werden, was sich wiederum negativ auf den Bearbeitungsprozess auswirken kann.
Gattungsgemäßer Stand der Technik ist offenbart in DE 10 2017 210 182 A1 . Dieses Dokument betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Bewertung des Ist-Zustands und zur Instandhaltung von Auflageleisten und einer von Auflageleisten gebildeten Werkstückauflage, im Falle derer der Ist-Zustand einer Quererstreckung der Auflageleisten erfasst und mit einem Soll-Zustand verglichen wird. Zur Erfassung der Quererstreckung werden die Auflageleisten durch eine Lichtschranke mit einem in Längsrichtung der Auflageleisten verlaufenden optischen Strahl bewegt oder mittels einer Zeilenkamera gescannt. Bei Feststellung einer entsprechend ausgeprägten Abweichung der erfassten Quererstreckung einer Auflageleiste von dem Soll-Zustand wird die betreffende Auflageleiste instandgesetzt oder ausgetauscht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Vorrichtungen bereitzustellen, die es erlauben, weitere funktionsrelevante Merkmale einer Auflageleiste und einer von Auflageleisten gebildeten Werkstückauflage zu überwachen und die gewonnenen Erkenntnisse über den Ist-Zustand der Auflageleiste und der Werkstückauflage zur Gewährleistung eines funktionierenden Bearbeitungsprozesses zu verwerten.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Auflageleiste und einer von mehreren Auflageleisten gebildeten Werkstückauflage und durch die Werkzeugmaschine gemäß Patentanspruch 5 für die trennende Bearbeitung eines plattenartigen Werkstücks.
Im Falle der Erfindung wird die Ist-Geometrie, vorzugsweise die tatsächliche Höhe, von Auflagevorsprüngen an Auflageleisten zur Lagerung von plattenartigen Werkstücken während der trennenden Bearbeitung mittels eines Trennstrahls, insbesondere zur Lagerung von Blechen während der trennenden Bearbeitung mittels Laser, nach einem Lichtschnittverfahren über die Höhe der Auflagevorsprünge bestimmt und mit einer entsprechenden, zuvor definierten Soll-Geometrie verglichen. Die Positionen der detektierten Bereiche einer Auflageleiste sind in einem Koordinatensystem einer numerischen Steuerung der mit der betreffenden Auflageleiste beziehungsweise mit der betreffenden Werkstückauflage versehenen Werkzeugmaschine definiert. Der Vergleich der bestimmten Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge mit der definierten Soll-Geometrie erfolgt in einer numerischen Vergleichsvorrichtung.
Durch Bestimmen der Ist-Geometrie von Auflagevorsprüngen über die Vorsprungshöhe und durch den Vergleich der bestimmten Ist-Geometrie mit der Soll-Geometrie kann festgestellt werden, in welchem Zustand sich eine Auflageleiste und/oder eine mit der Auflageleiste versehene Werkstückauflage befindet, beispielsweise ob und gegebenenfalls in welchem Umfang Auflagevorsprünge der Auflageleiste abgeschmolzen oder unter Verminderung der Vorsprungshöhe deformiert sind. Aus diesen Erkenntnissen werden im Falle des offenbarten Bearbeitungsverfahrens und an der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine Konsequenzen für anschließende Bearbeitungsprozesse gezogen. Im Einzelnen wird im Vorfeld einer trennenden Bearbeitung für das zu bearbeitende Werkstück unter Berücksichtigung der über die Vorsprungshöhe bestimmten Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge eine Teilebelegung definiert, aufgrund derer sichergestellt ist, dass der anschließende Bearbeitungsprozess zumindest im Wesentlichen störungsfrei abläuft und/oder dass bei dem anschließenden Bearbeitungsprozess ein Bearbeitungsergebnis erzielt wird, welches den einschlägigen Qualitätsansprüchen genügt. Vorzugsweise wird an dem zu bearbeitenden Werkstück auf der Grundlage der zuvor bestimmten Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge und gegebenenfalls anhand der Abweichung der Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge von der Soll-Geometrie eine Teilebelegung definiert, aufgrund derer die bei dem anschließenden Bearbeitungsprozess freigeschnittenen Teile durch die Auflagevorsprünge der Auflageleisten verkippungsfrei gelagert werden. Außerdem denkbar ist eine von der Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge abhängige Teilebelegung an dem zu bearbeitenden Werkstück dergestalt, dass Einstichstellen des Trennstrahls beziehungsweise eine von dem Trennstrahl an dem Werkstück abgefahrene Trennlinie nicht über intakten Auflagevorsprüngen liegen und dadurch insbesondere das Anschweißen von Butzen an Auflagevorsprüngen vermieden wird.
Die Bestimmung der Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge über die Vorsprungshöhe erfolgt nach einem der Art nach bekannten Lichtschnittverfahren, im Rahmen dessen auf die Längsseite einer Auflageleiste eine in der Längsrichtung der Auflageleiste verlaufende Lichtlinie von einer Lichtquelle aus projiziert und mit der Lichtlinie die Längsseite der Auflageleiste über wenigstens einen Teil des den Auflagevorsprüngen zugeordneten Höhenbereichs der Auflageleiste in Richtung der Höhe der Auflageleiste gescannt wird. Die mit der Lichtlinie gescannte Längsseite der Auflageleiste wird in dem gescannten Umfang mittels eines optischen Detektors, insbesondere mittels einer Kamera, unter Erzeugung eines Bildes der Längsseite der Auflageleiste erfasst und anhand des erzeugten Bildes der Längsseite der Auflageleiste wird die Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge mittels einer numerischen Auswertevorrichtung nach gängigen Verfahren bestimmt.
Vorzugsweise wird mit einer oder mit mehreren, abgestimmte Filter aufweisenden Kameras die Lichtlinie abgebildet, die sich an einer Auflageleiste relativ zu dieser in Richtung der Höhe der Auflageleiste bewegt und aus den Bildern wird mittels der erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung eine dreidimensionale Punktewolke errechnet. Aus dieser Punktewolke kann die Auswertevorrichtung den Zustand, insbesondere die Höhe, der Auflagevorsprünge an der Auflageleiste ableiten.
Alternativ oder ergänzend zu der bildgebenden Triangulation besteht die Möglichkeit, die Ist-Geometrie von Auflagevorsprüngen an Auflageleisten einer Werkstückauflage über die Vorsprungshöhe kapazitiv, induktiv, ultraschallbasiert, taktil oder mittels andersartiger bildgebender Verfahren zu erfassen.
Dabei kann entweder ein einzelner Sensor eingesetzt werden, welcher die betreffende Auflageleiste in deren Längsrichtung abfährt, oder die Erfassung der Auflagevorsprünge erfolgt mittels eines Sensorarrays, das sich über die gesamte Länge der betreffenden Auflageleiste erstreckt. Bei einem Sensorarray muss je nach Verfahren eine ausreichende, aber nicht zu hohe Dichte an Einzelsensoren sichergestellt sein, damit eine möglichst hohe Auflösung ermöglicht wird, ohne dass es zu einer störenden Überlagerung kommt.
Für die taktile Erfassung von Auflagevorsprüngen kommen in einem Array schaltende Sensoren in Frage wie etwa Zahnradräder oder ein Kamm mit Nadeln. Auch Messkugeln sind als taktile Sensoren denkbar.
Im Rahmen alternativer bildgebender Verfahren kann beispielsweise ein Bild, auf dem die gesamte Werkstückauflage zu sehen ist, durch ein konvolutionelles künstliches neuronales Netz verarbeitet und so der Zustand von Auflagevorsprüngen einer als Teil einer Werkstückauflage vorgesehenen Auflageleiste erkannt werden. Hierbei werden in mehreren Schritten (Schichten des Netzes) zuerst einfache Formen (Linien in gewisser Ausrichtung) und später aus einfachen Formen zusammengesetzte komplexere Formen (Auflagevorsprünge als Kombination zweier Linien) im Bild erkannt. Durch Teachen des neuronalen Netzes mit möglichst vielen Auflageleisten und Beschädigungsgraden kann eine sehr hohe Erkennungsrate erzielt werden.
Auch durch eine Kamera an einem den Trennstrahl auf das zu bearbeitende Werkstück richtenden Schneidkopf können Auflagevorsprünge und damit der Ist-Zustand von Auflageleisten erfasst werden. Zu diesem Zweck wird auf einer Aufnahme zunächst die Auflageleiste vom Hintergrund getrennt. Anschließend wird die Kamera bei fester Brennweite und in auf einen Auflagevorsprung mittels Auto-Fokus fokussiertem Zustand in Richtung der Höhe der Auflageleiste bewegt. Aus dem Betrag der Kamerabewegung in Richtung der Höhe der Auflageleiste lässt sich die Höhe des Auflagevorsprungs errechnen. Ein entsprechendes bildgebendes System wird von der Firma TRUMPF (Johann-Maus-Straße 2, D-71254 Ditzingen) unter dem Namen „DetectLine“ angeboten.
Außerdem können durch eine Kamera an einem Laserstrahlgang Auflageleisten einer Werkstückauflage mit eingeschaltetem Laser in Längsrichtung abgefahren werden. Die Stärke der Rückreflexion des Laserlichts ist ein Maß für die Höhe der Auflagevorsprünge an der mit der Kamera in Längsrichtung überfahrenen Auflageleiste. Zur Durchführung eines derartigen bildgebenden Verfahrens eignet sich beispielsweise das gleichfalls von der Firma TRUMPF angebotene bildgebende System namens „PierceLine“.
Schließlich kommen zur Erfassung der Ist-Geometrie von Auflagevorsprüngen einer Auflageliste über die Vorsprungshöhe abweichend von dem offenbarten Lichtschnittverfahren auch eine Streifenbeleuchtung der betreffenden Auflageleiste und ein Durchleuchtungsverfahren in Frage.
Bei der Streifenbeleuchtung einer Auflageleiste werden von einem Projektor unterschiedliche Streifenmuster auf die betreffende Auflageleiste projiziert. Eine oder mehrere Kameras, deren relative Position zum Projektor und zu der Auflageleiste bekannt sein müssen, nehmen die Streifenmuster auf. Aus den entstandenen Bildern lässt sich eine dreidimensionale Punktewolke errechnen, welche die Auflageleiste darstellt. Dabei kann Sub-Pixel-Genauigkeit erzielt werden, da die Streifenmuster bekannt sind. Aus der dreidimensionalen Punktewolke kann die Höhe der Auflagevorsprünge an der Auflageleiste einfach entnommen werden. Bei einer schwierigen Belichtungsumgebung, wie sie beispielsweise in der Blechfertigung häufig anzutreffen ist, empfiehlt sich eine Projektion im nicht-sichtbaren Infrarot-Spektrum mit abgestimmten Filtern vor der oder den Kameras.
Ein Durchleuchtungsverfahrens wird an einer Auflageleiste bei auf der Auflageleiste gelagertem Werkstück durchgeführt. Mit einer Lichtquelle wird das Werkstück an einer Längsseite der Auflageleiste über die Längserstreckung der Auflageleiste von unten belichtet. An der gegenüberliegenden Längsseite der Auflageleiste wird die Auflageleiste an der Unterseite des Werkstücks mittels einer Kamera abgebildet. Die Auflagevorsprünge der Auflageleiste erscheinen dabei als Verdunkelung, die Vorsprungzwischenräume erscheinen hell. Aus dem Schattenriss der Auflagevorsprünge kann deren Ist-Zustand errechnet werden.
Besondere Ausführungsarten der Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, 2 und 5 ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 3, 4, 6 und 7.
In bevorzugter Ausgestaltung wird als Lichtlinie eine Laserlichtlinie auf die Längsseite der zu erfassenden Auflageleiste projiziert. Als Projektor ist demnach vorzugsweise ein Linienlaser vorgesehen.
Das Scannen der Längsseite der zu erfassenden Auflageleiste in Richtung ihrer Höhe erfolgt in weiterer Ausgestaltung bei stationärer Auflageleiste und in Richtung der Höhe der Auflageleiste bewegter Lichtlinie und/oder bei stationärer Lichtlinie und auf die Lichtquelle zu oder von der Lichtquelle weg bewegter Auflageleiste.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Ist-Geometrie von Auflagevorsprüngen an einer einzelnen Auflageleiste wird auch zur Bestimmung der Ist-Geometrie von Auflagevorsprüngen an mehreren, vorzugsweise an sämtlichen Auflageleisten einer Werkstückauflage herangezogen. In diesem Fall können Positionierbewegungen in Querrichtung der Auflageleisten erzeugt werden, mit denen die zu erfassenden Auflageleisten gegenüber der Lichtquelle der Scanvorrichtung und dem zugehörigen optischen Detektor nacheinander in Positionen zugestellt werden, in denen ein Scanvorgang durchgeführt wird.
Zum Nachsetzen einer Werkstückauflage mit mehreren zu erfassenden Auflageleisten gegenüber einer für sämtliche Auflageleisten vorgesehenen Lichtquelle und einem zugehörigen optischen Detektor ist eine Zustellvorrichtung vorgesehen, mittels derer die Werkstückauflage in Querrichtung der Längsseiten der Auflageleisten in Positionen zustellbar ist, in denen die Längsseiten der Auflageleisten nacheinander für die Lichtquelle und den optischen Detektor der Vorrichtung zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens zugänglich sind.
Die beim Scannen der Längsseite der zu erfassenden Auflageleiste eingesetzten Bewegungsachsen zur Erzeugung der Relativbewegung von Auflageleiste und Lichtlinie in Richtung der Höhe der Auflageleiste und gegebenenfalls auch die Bewegungsachsen zum Nachsetzen von Auflageleisten zwischen einzelnen Scanvorgängen müssen eine hohe Positioniergenauigkeit aufweisen.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird die zum Scannen der Längsseite einer oder mehrerer Auflageleisten auszuführende Bewegung der Auflageleiste(n) und/oder die Zustellbewegung der Auflageleiste(n) mittels einer Werkstück-Transfervorrichtung erzeugt, die im Übrigen dazu dient, die mit der oder den Auflageleisten versehene Werkstückauflage zu Bearbeitungszwecken in einen Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine zu bewegen.
Zur Gewährleistung definierter Belichtungsverhältnisse wird in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Erfassung der Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge an der oder den betreffenden Auflageleisten im Innern einer Einhausung der Werkzeugmaschine durchgeführt. Als Einhausung kommt insbesondere die räumliche Abgrenzung eines Arbeitsbereichs der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in Frage.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Laser-Flachbettmaschine für die trennenden Blechbearbeitung mittels Laser,
2 eine Teildarstellung einer der Auflageleisten einer Werkstückauflage der Laser-Flachbettmaschine gemäß 1,
3 die Erfassung des Ist-Zustands der Werkstückauflage der Laser-Flachbettmaschine gemäß 1 und
4 eine stark schematische Darstellung des Erfassungsvorgangs gemäß 3 in der Ansicht in Richtung des Pfeils IV in 3.

Gemäß 1 umfasst eine Werkzeugmaschine in Form einer Laser-Flachbettmaschine 1 zum Laserschneiden von in 1 nicht gezeigten Blechen eine Bearbeitungseinheit 2, eine Handlingvorrichtung 3 sowie einen Palettenwechsler 4.
Ein Arbeitsraum 5 der Bearbeitungseinheit 2 ist mit einer Einhausung 6 versehen. In dem Arbeitsraum 5 wird mittels eines als Bearbeitungsvorrichtung vorgesehenen herkömmlichen Laserschneidkopfs die trennende Bearbeitung von Blechen durchgeführt. In der Abbildung ist der Laserschneidkopf durch die Einhausung 6 verdeckt.
Die Handlingvorrichtung 3 weist eine Bewegungseinheit 7 mit einem horizontalen Ausleger 8 und einer Serviceeinheit 9 auf, die in Richtung eines Doppelpfeils 10 längs des Auslegers 8 verfahren kann. Zusätzlich zu der Bewegungsmöglichkeit in Richtung des Doppelpfeils 10 kann die Serviceeinheit 9 in vertikaler Richtung (Doppelpfeil 11) angehoben und abgesenkt werden.
Gemeinsam mit der Serviceeinheit 9 ist die Bewegungseinheit 7 entlang einer Führungsstruktur 12 der Handlingvorrichtung 3 in Richtung eines Doppelpfeils 13 verfahrbar. An der Serviceeinheit 9 ist ein Saugerrahmen 14 installiert.
Die Führungsstruktur 12 der Handlingvorrichtung 3 verläuft längs des Palettenwechslers 4. Der Palettenwechsler 4 ist herkömmlicher Bauart und dient wie üblich dazu, den Arbeitsbereich 5 der Bearbeitungseinheit 2 mit zu bearbeitenden Blechen zu beschicken und die bei der trennenden Blechbearbeitung erzeugten Bearbeitungsprodukte aus dem Arbeitsraum 5 der Bearbeitungseinheit 2 abzuführen. Ein Blech 15 ist in 2 gestrichelt angedeutet.
Das zu bearbeitende Blech 15 und auch die Bearbeitungsprodukte sind auf einer konventionellen Werkstückpalette 16 gelagert, die mit einer Werkstückauflage 17 versehen ist. Die Werkstückauflage 17 wird in üblicher Weise von einer Mehrzahl von Auflageleisten 18 gebildet, die ihrerseits an einem Palettenrahmen 19 der Werkstückpalette 16 montiert sind und dort mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander verlaufen. Gemeinsam definieren die Auflageleisten 18 eine horizontale Auflageebene der Werkstückauflage 17.
Die Handlingvorrichtung 3 wird als Be- und/oder Entladevorrichtung genutzt. Ein zu bearbeitendes Blech 15 wird wie gewohnt mit Hilfe des Saugerrahmens 14 der Serviceeinheit 9 von einem nicht gezeigten Rohblechstapel aufgenommen und an dem Palettenwechsler 4 auf einer leeren Werkstückpalette 16 abgelegt. Anschließend wird die mit dem zu bearbeitenden Blech 15 beladene Werkstückpalette 16 mittels einer als Kettenantrieb ausgebildeten Werkstück-Transfervorrichtung des Palettenwechslers 4 mit einer horizontalen Transferbewegung durch eine in 1 verdeckte Öffnung der Einhausung 6 in den Arbeitsraum 5 der Bearbeitungseinheit 2 geschoben. In dem Arbeitsraum 5 der Bearbeitungseinheit 2 folgt die trennende Blechbearbeitung, im Rahmen derer aus dem Blech 15 als Bearbeitungsprodukte Fertigteile und ein Restgitter erzeugt werden.
Gemeinsam mit der Werkstückpalette 16 werden die Bearbeitungsprodukte der trennenden Blechbearbeitung mit Hilfe des Kettenantriebs des Palettenwechslers 4 durch die Öffnung der Einhausung 6 aus dem Arbeitsraum 5 der Bearbeitungseinheit 2 heraus auf den Palettenwechsler 4 gezogen. Die an dem Palettenwechsler 4 angeordnete Werkstückpalette 16 wird dann mittels der Handlingvorrichtung 3 entladen.
1 zeigt die maschinelle Anordnung 1 zu einem Zeitpunkt, zu welchem die an dem Palettenwechsler 4 angeordnete Werkstückpalette 16 vollständig entladen ist.
Eine der baugleichen Auflageleisten 18 der Werkstückauflage 17 ist in 2 dargestellt.
Die Auflageleiste 18 ist mit mehreren Auflagevorsprüngen 20 versehen, die einander in einer Längsrichtung 21 der Auflageleiste 18 benachbart sind. Zwischen einander benachbarten Auflagevorsprüngen 20 ist jeweils ein Vorsprungzwischenraum 22 ausgebildet. In Richtung einer Höhe (Pfeil 23) der Auflageleiste 18 stehen die Auflagevorsprünge 20 von einem Grundkörper 24 der Auflageleiste 18 quer zu der Längsrichtung 21 der Auflageleiste 18 zu einer Lagerungsseite 25 der Auflageleiste 18 hin vor. An der Lagerungsseite 25 sind die Auflagevorsprünge 20 mit Spitzen zur Lagerung eines Blechs 15 während der trennenden Bearbeitung versehen. Zur Ausbildung der Werkstückauflage 17 sind mehrere Auflageleisten 18 derart an dem Palettenrahmen 19 montiert, dass sie mit ihrer Längsrichtung 21 gleichgerichtet verlaufen und quer dazu voneinander beabstandet sind.
Bei einem Soll-Zustand der Auflageleiste 18 weisen die Auflagevorsprünge 20 in der in 2 gezeigten Ansicht auf eine in der Längsrichtung 21 der Auflageleiste 18 verlaufende Längsseite der Auflageleiste 18 eine definierte Soll-Geometrie auf mit einer Vorsprungshöhe 26, mit der sich die Auflagevorsprünge 20 über einen definierten und den Auflagevorsprüngen 20 zugeordneten Höhenbereich der Auflageleiste 18 erstrecken.
Bei der trennenden Blechbearbeitung werden die Auflageleisten 18 der Werkstückauflage 17 in Mitleidenschaft gezogen. Ausweislich 2 wurden bei vorausgegangenen Bearbeitungsprozessen mehrere der Auflagevorsprünge 20 durch den für die trennende Blechbearbeitung eingesetzten und von dem Laserschneidkopf auf ein Blech 15 gerichteten Laser-Trennstrahl über einen Teil der ursprünglichen Vorsprungshöhe 26 abgeschmolzen.
Aufgrund der Beschädigung einzelner Auflagevorsprünge 20 an einer oder mehreren Auflageleisten 18 kann die Funktionsfähigkeit der Werkstückauflage 17 beeinträchtigt sein. Insbesondere besteht die Gefahr, dass Teile, die bei der trennenden Blechbearbeitung freigeschnitten werden, infolge der uneinheitlichen Höhe der Auflagevorsprünge 20 auf der Werkstückauflage 17 verkippen und dass in der Folge beim maschinellen Entladen der Werkstückauflage 17 Störungen auftreten.
Um eine Störung des Prozessablaufs an der Laser-Flachbettmaschine 1 zu verhindern, wird der Ist-Zustand der Werkstückauflage 17 in regelmäßigen Zeitabständen bei entladener Werkstückauflage 17 bestimmt und mit einem Soll-Zustand der Werkstückauflage 17 verglichen.
Die Bestimmung des Ist-Zustands der Werkstückauflage 17 ist in den 3 und 4 veranschaulicht.
Zur Bestimmung des Ist-Zustands der Werkstückauflage 17 wird an sämtlichen Auflageleisten 18 der Werkstückauflage 17 nacheinander die Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge 20 nach einem Lichtschnittverfahren bestimmt. Im Interesse optimaler Lichtverhältnisse bei der Durchführung des Lichtschnittverfahrens erfolgt die Bestimmung der Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge 20 an den Auflageleisten 18 im abgedunkelten Innern des von der Einhausung 6 umgebenen Arbeitsraums 5 der Laser-Flachbettmaschine 1 (3).
Eine Vorrichtung 27 zur Durchführung des Lichtschnittverfahrens weist als Lichtquelle einen Linienlaser 28 auf, der auf die ihm zugewandte Längsseite der zu erfassenden Auflageleiste 18 als Lichtlinie eine in der Längsrichtung 21 der Auflageleiste 18 verlaufende Laserlichtlinie 29 projiziert. Die Projektion der Laserlichtlinie 29 auf die Längsseite der Auflageleiste 18 erfolgt unter einem von einem rechten Winkel abweichenden Winkel in einer in 4 gestrichelt angedeuteten Projektionsrichtung 30.
Der Linienlaser 28 ist Teil einer Scanvorrichtung 31, mittels derer die Längsseite der Auflageleiste 18 mit der Laserlichtlinie 29 über wenigstens einen Teil des den Auflagevorsprüngen 20 zugeordneten Höhenbereichs der Auflageleiste 18 in der Richtung 23 der Höhe der Auflageleiste 18 gescannt wird. Zur Erzeugung der von der Laserlichtlinie 29 in der Richtung 23 relativ zu der Auflageleiste 18 auszuführenden Bewegung nutzt die Scanvorrichtung 31 die Werkstück-Transfervorrichtung des Palettenwechslers 4, mittels derer die mit der Laserlichtlinie 29 belichtete Auflageleiste 18 entgegen der Projektionsrichtung 30 in Richtung auf den Linienlaser 28 bewegt wird.
Eine als optischer Detektor der Vorrichtung 27 zur Durchführung des Lichtschnittverfahrens vorgesehene Kamera 32 erfasst die mit der Laserlichtlinie 29 gescannte Längsseite der Auflageleiste 18 in dem gescannten Umfang unter Erzeugung eines Bildes der Längsseite der Auflageleiste 18. Anhand des von der Kamera 32 erzeugten Bildes bestimmt eine numerische Auswertevorrichtung 33 der Vorrichtung 27 zur Durchführung des Lichtschnittverfahrens mittels herkömmlicher Triangulation die Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge 20 an der Auflageleiste 18, im Einzelnen die tatsächliche Höhe der Auflagevorsprünge. Die numerische Auswertevorrichtung 33 der Vorrichtung 27 zur Durchführung des Lichtschnittverfahrens ist in 1 stark schematisch dargestellt.
Die mittels der Vorrichtung 27 zur Durchführung des Lichtschnittverfahrens bestimmte Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge 20 wird in einer numerischen Vergleichsvorrichtung 34 mit einer dort hinterlegten Soll-Geometrie der Auflagevorsprünge 20 verglichen. An der in 2 dargestellten Auflageleiste 18 wird dabei erkannt, dass einzelne Auflagevorsprünge 20 abgeschmolzen sind.
In der vorstehenden Weise wird nacheinander mit sämtlichen Auflageleisten 18 der Werkstückauflage 17 verfahren. Nach Abschluss der Bestimmung des Ist-Zustands einer Auflageleiste 18 wird die Werkstückauflage 17 mittels der Werkstück-Transfervorrichtung des Palettenwechslers 4 in einer in 3 durch einen Pfeil 35 veranschaulichten Zustellrichtung nachgesetzt, so dass die einer erfassten Auflageleiste 18 entgegen der Zustellrichtung 35 benachbarte Auflageleiste 18 in die Erfassungsposition gemäß 3 gelangt und der Ist-Zustand der weiteren Auflageleiste 18 beziehungsweise die tatsächliche Höhe der an dieser Auflageleiste 18 vorgesehenen Auflagevorsprünge 20 unter Scannen der Auflageleiste 18 in der Richtung 23 ihrer Höhe bestimmt werden kann. Ergänzend oder alternativ zu einer Nachsetzbewegung der Werkstückauflage 17 in der Zustellrichtung 35 können der Linienlaser 28 und die Kamera 32 zur Erfassung der einer erfassten Auflageleiste 18 entgegen der Zustellrichtung 35 benachbarten Auflageleiste 18 verstellt werden.
Aus dem Ist-Zustand der einzelnen Auflageleisten 18 wird von einer numerischen Auswerteeinheit 36 der Ist-Zustand der Werkstückauflage 17 bestimmt. Im Einzelnen wird dabei ermittelt, an welchen Stellen der Werkstückauflage 17 sich schadhafte Auflagevorsprünge 20 befinden.
Diese Informationen werden bei der Programmierung einer numerischen Maschinensteuerung 37 der Laser-Flachbettmaschine 1 für nachfolgende Bearbeitungsprozesse berücksichtigt. Im vorliegenden Beispielsfall wird für ein nachfolgend zu bearbeitendes Blech 15 eine Teilebelegung definiert, aufgrund derer die aus dem Blech 15 ausgetrennten Teile auf der Werkstückauflage ungeachtet der schadhaften Auflagevorsprünge 20 verkippungsfrei gelagert sind. Außerdem wird durch eine entsprechende Teilebelegung des nachfolgend zu bearbeitenden Blechs 15 dafür Sorge getragen, dass Einstichstellen des von dem Laserschneidkopf der Bearbeitungseinheit 2 auf das Blech 15 gerichteten Laser-Trennstrahls nicht über einem intakten Auflagevorsprung 20 der Werkstückauflage 17 liegen und dass die von dem Laser-Trennstrahl an dem Blech 15 abgefahrene Schneidbahn über Vorsprungzwischenräume 22 und/oder über abgeschmolzene Auflagevorsprünge 20 verläuft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017210182 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Auflageleiste (18) zur Lagerung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs (15), an einer Werkzeugmaschine (1) für die trennende Werkstückbearbeitung mittels eines Trennstrahls, wobei bei einem Sollzustand der Auflageleiste (18) • die Auflageleiste (18) mit mehreren Auflagevorsprüngen (20) versehen ist, die einander in einer Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) benachbart sind, wobei zwischen einander benachbarten Auflagevorsprüngen (20) ein Vorsprungzwischenraum (22) ausgebildet ist, • die Auflagevorsprünge (20) von einem Grundkörper (24) der Auflageleiste (18) in Richtung (23) einer Höhe der Auflageleiste (18) quer zu der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) zu einer Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) hin vorstehen, wobei die Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) für die Lagerung des Werkstücks ausgebildet ist und • die Auflagevorsprünge (20) in einer Ansicht auf eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Längsseite der Auflageleiste (18) eine definierte Soll-Geometrie aufweisen mit einer Vorsprungshöhe (26), mit der sich die Auflagevorsprünge (20) über einen definierten und den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereich der Auflageleiste (18) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Vorrichtung zur Bestimmung einer Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) der Auflageleiste (18) ausgebildet ist, indem die Vorrichtung eine Vorrichtung (27) zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens sowie eine Vergleichsvorrichtung (34) umfasst, • wobei die Vorrichtung (27) zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens aufweist: - eine Scanvorrichtung (31), die eine Lichtquelle (28) umfasst, von der aus auf die Längsseite der Auflageleiste (18) eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Lichtlinie (29) projizierbar ist und mittels derer die Längsseite der Auflageleiste (18) mit der Lichtlinie (29) über wenigstens einen Teil des den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereichs der Auflageleiste (18) in Richtung (23) der Höhe der Auflageleiste (18) scanbar ist, - einen optischen Detektor (32), mittels dessen die mit der Lichtlinie (29) gescannte Längsseite der Auflageleiste (18) in dem gescannten Umfang unter Erzeugung eines Bildes der Längsseite der Auflageleiste (18) erfassbar ist sowie - eine Auswertevorrichtung (33), mittels derer anhand des erzeugten Bildes der Längsseite der Auflageleiste (18) die Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) bestimmbar ist und • wobei mittels der Vergleichsvorrichtung (34) die bestimmte Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) mit der definierten Soll-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) vergleichbar ist.
Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands einer Werkstückauflage (17) einer Werkzeugmaschine (1) für die trennende Bearbeitung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs (15), mittels eines Trennstrahls, • wobei die Werkstückauflage (17) zur Lagerung des Werkstücks mehrere Auflageleisten (18) umfasst, die mit einer Längsrichtung (21) gleichgerichtet verlaufen und die in einer Querrichtung voneinander beabstandet sind und • wobei bei einem Sollzustand der Auflageleisten (18) - die Auflageleisten (18) jeweils mit mehreren Auflagevorsprüngen (20) versehen sind, die einander in einer Längsrichtung (21) der Auflageleisten (18) benachbart sind, wobei zwischen einander benachbarten Auflagevorsprüngen (20) ein Vorsprungzwischenraum (22) ausgebildet ist, - die Auflagevorsprünge (20) jeweils von einem Grundkörper (24) der Auflageleiste (18) in Richtung (23) einer Höhe der Auflageleiste (18) quer zu der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) zu einer Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) hin vorstehen, wobei die Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) für die Lagerung des Werkstücks ausgebildet ist und - die Auflagevorsprünge (20) jeweils in einer Ansicht auf eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Längsseite der Auflageleiste (18) eine definierte Soll-Geometrie aufweisen mit einer Vorsprungshöhe (26), mit der sich die Auflagevorsprünge (20) über einen definierten und den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereich der Auflageleiste (18) erstrecken und • wobei die Vorrichtung für wenigstens eine der Auflageleisten (18) eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Auflageleiste (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens eine der Auflageleisten (18) als Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Auflageleiste (18) die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auflageleisten (18) der Werkstückauflage (17) die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 als gemeinsame Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Auflageleisten (18) vorgesehen ist, • wobei die Vorrichtung (27) zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens aufweist: - eine Scanvorrichtung (31), die eine Lichtquelle (28) umfasst, von der aus auf die Längsseite jeder der Auflageleisten (18) eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Lichtlinie (29) projizierbar ist und mittels derer die Längsseite jeder der Auflageleisten (18) mit der Lichtlinie (29) über wenigstens einen Teil des den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereichs der Auflageleiste (18) in Richtung (23) der Höhe der Auflageleiste (18) scanbar ist, - einen optischen Detektor (32), mittels dessen für jede der Auflageleisten (18) die mit der Lichtlinie (29) gescannte Längsseite der Auflageleiste (18) in dem gescannten Umfang unter Erzeugung eines Bildes der Längsseite der Auflageleiste (18) erfassbar ist sowie - eine Auswertevorrichtung (33), mittels derer für jede der Auflageleisten (18) anhand des erzeugten Bildes der Längsseite der Auflageleiste (18) die Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) bestimmbar ist und • wobei mittels der Vergleichsvorrichtung (34) für jede der Auflageleisten (18) die bestimmte Ist-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) mit der definierten Soll-Geometrie der Auflagevorsprünge (20) vergleichbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustellvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer die Werkstückauflage (17) in Querrichtung der Längsseiten der Auflageleisten (18) in Positionen zustellbar ist, in denen die Längsseiten der Auflageleisten (18) nacheinander für die Vorrichtung (27) zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens zugänglich sind.
Werkzeugmaschine für die trennende Bearbeitung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs (15), mittels eines Trennstrahls, • mit einer Werkstückauflage (17), die zur Lagerung des Werkstücks mehrere Auflageleisten (18) umfasst, die mit einer Längsrichtung (21) gleichgerichtet verlaufen und in einer Querrichtung voneinander beabstandet sind, wobei bei einem Sollzustand der Auflageleisten (18) - die Auflageleisten (18) jeweils mit mehreren Auflagevorsprüngen (20) versehen sind, die einander in einer Längsrichtung (21) der Auflageleisten (18) benachbart sind, wobei zwischen einander benachbarten Auflagevorsprüngen (20) ein Vorsprungzwischenraum (22) ausgebildet ist, - die Auflagevorsprünge (20) jeweils von einem Grundkörper (24) der Auflageleiste (18) in Richtung (23) einer Höhe der Auflageleiste (18) quer zu der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) zu einer Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) hin vorstehen, wobei die Lagerungsseite (25) der Auflageleiste (18) für die Lagerung des Werkstücks ausgebildet ist und - die Auflagevorsprünge (20) jeweils in einer Ansicht auf eine in der Längsrichtung (21) der Auflageleiste (18) verlaufende Längsseite der Auflageleiste (18) eine definierte Soll-Geometrie aufweisen mit einer Vorsprungshöhe (26), mit der sich die Auflagevorsprünge (20) über einen definierten und den Auflagevorsprüngen (20) zugeordneten Höhenbereich der Auflageleiste (18) erstrecken, • mit einer Bearbeitungsvorrichtung für die trennende Werkstückbearbeitung, die einen Trennstrahl erzeugt, mittels dessen das Werkstück trennend bearbeitbar ist sowie • mit einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Werkstückauflage (17), dadurch gekennzeichnet, dass als Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Werkstückauflage (17) die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, • dass ein mit einer Einhausung (6) versehener Arbeitsraum (5) vorgesehen ist, in welchem die Bearbeitungsvorrichtung für die trennende Werkstückbearbeitung bei der trennenden Werkstückbearbeitung angeordnet ist und • dass die Werkstückauflage (17) zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Werkstückauflage (17) im Innern der Einhausung (6) anordenbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei als Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Werkstückauflage (17) die Vorrichtung gemäß Anspruch 4 vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, • dass die Bearbeitungsvorrichtung für die trennende Werkstückbearbeitung einen Arbeitsbereich aufweist, in welchem ein von der Werkstückauflage (17) gelagertes Werkstück für den Trennstrahl der Bearbeitungsvorrichtung zur trennenden Werkstückbearbeitung zugänglich ist, • dass eine Werkstück-Transfervorrichtung vorgesehen ist, mittels derer die Werkstückauflage (17) zum Bewegen des von der Werkstückauflage (17) gelagerten Werkstücks in den Arbeitsbereich der Bearbeitungsvorrichtung zustellbar ist und • dass die Werkstück-Transfervorrichtung als Zustellvorrichtung der Vorrichtung zur Bestimmung eines Ist-Zustands der Werkstückauflage (17) vorgesehen ist.