从板材切割出至少一个工件的方法与流程

本发明涉及一种用于从布置在激光切割机支座上的板材切割出至少一个工件的方法。

背景技术：

1、从板材切割出工件的激光切割工艺原则上是已知的。板材通常布置在激光切割机的支座上，以切割出工件。支座通常具有相互间隔开的接片，因此板材并非被面式地支撑。因此，存在较小的工件在被切割出后歪斜的危险。这可能导致工件无法自动移除或卡死在板材的剩余格栅中。

2、由us2018/0093348a1公开的是，工件只能被部分地切割出来，从而使得其与剩余格栅单元保持相连。剩余格栅单元与板材完全分离，从而使得剩余格栅单元可以连同与其相连的一个或多个工件一起移除。为了获得各工件与剩余格栅单元之间的连接，激光束被中断。因此，板材在连接部的区域中不会受到激光束的照射和加工。

3、使用us2018/0093348a1中描述的方法获得的连接部在板材的整个厚度上延伸。这种连接部也被称为“微连接部”。由于连接部的高度覆盖了板材的整个厚度，因此将工件从各自的剩余格栅单元中分离出来非常费事。此外，在激光束中断以产生连接部之后，必须重新穿刺到板材中。一方面，这非常耗时。另一方面，直接在工件上穿刺通常会导致局部切割边缘质量下降。因此，通常不允许直接在工件上穿刺。

技术实现思路

1、本发明的任务是提供一种可以经济高效地生产高质量板材工件的方法，尤其是可靠的自动化简单工艺。

2、根据本发明，所述任务通过一种具有权利要求1特征的方法来解决。从属权利要求和说明书给出有利的方法变型。

3、根据本发明，提供了一种用于从板材切割出至少一个工件的方法。板材通常由金属制成。尤其，板材可以由钢制成。板材的厚度至少为2毫米，尤其至少4毫米。板材的厚度至多为40毫米，尤其至多30毫米。

4、该方法包括以下步骤：

5、a)将板材布置在激光切割机的支座上；

6、b)将激光束沿着工件的轮廓指向板材，其中板材在所述轮廓的主区域中被切穿，其中在所述轮廓的至少一个连接区域中，在工件和板材的邻接部分之间留有至少一个连接部，该连接部的高度小于板材的厚度；

7、c)将所述至少一个工件和与其相连的所述邻接部分从支座移除；

8、d)将所述工件与所述邻接部分分离。

9、步骤a)至d)原则上按所给出的顺序进行。

10、在步骤a)中，将板材放在激光切割机的支座上。板材可以固定在该支座上。该支座通常具有不连续或离散的支撑装置，例如平行且间隔的接片，用于局部支撑板材。

11、在步骤b)中，将激光束指向板材。激光束可由激光切割机的加工头发出。激光束对板材的作用点沿着工件的轮廓移动。为此，加工头可以相对于支座移动。与激光束一起，切割气体束，例如氮气和/或氧气，可以沿着所述轮廓指向板材。激光束和切割气体束可以一起从加工头的切割气体喷嘴排出。所述轮廓与工件的外轮廓相对应。沿着轮廓的移动可以是闭合的(不间断)，或者也可以是在时间上分开的多个区段。在沿所述轮廓移动时，激光束原则上不关停。在所述轮廓的每一点上都会去除材料。

12、所述轮廓的主区域中，板材被切穿。所述主区域通常占所述轮廓长度的90％以上，优选95％以上，特别优选98％以上。在所述轮廓的至少一个连接区域中，在工件和板材的邻接部分之间保留至少一个连接部，其高度小于板材的厚度。这种连接部在后面也被称为"纳米连接部"或"小高度连接部"。原则上，所述连接部形成在板材的背离激光束作用点的一侧。换句话说，所述至少一个工件与至少一个另外的工件或剩余格栅部分保持连接，其中连接部并非在板材或工件的整个厚度上延伸。通过与所述邻接部分连接可以防止工件倾斜。

13、优选在所述轮廓的连接区域中降低激光功率，以获得小高度连接部。替换或附加地，还可以提高切割速度，或增加切割气体喷嘴之间的距离，激光束和切割气体通过所述切割气体喷嘴指向板材或工件。通过该参数变化可局部限定地防止板材被完全切穿。用于产生小高度连接部的参数变化可按照wo2019/025327a2中的描述进行。在这方面，请参考wo2019/025327a2中的描述，其中此处称为小高度连接部或"纳米连接部"的连接部在wo2019/025327a2中被称为"微连接部"。

14、在步骤c)中，所述至少一个工件与所述邻接部分一起从支座移除，所述邻接部分通过至少一个小高度连接部与工件连接。由于所述至少一个工件和所述邻接部分的连接，可以特别容易地进行移除。移除装置无需作用于每个工件，只需作用于组合体的一个或多个适当点即可，其中作用点的数量通常少于要一起移除的工件数量。这就加快了移除过程。移除装置可以有真空夹具、磁性夹具、伯努利夹具和/或机械夹具尤其钳夹具。纳米连接部一方面可以确保工件之间或工件与剩余格栅部分之间足够牢固地保持，另一方面仍可以确保工件之间或工件与剩余格栅部分之间容易分离，例如手动分离。

15、然后，在步骤d)中，将所述至少一个工件与所述邻接工件分离。换句话说，工件被分开。由于连接部的高度较低，因此分离工作可以特别简单地进行，尤其不需要费力即可进行。此外，由于连接部的高度较低，分离后的工件边缘基本无损，即工件质量较好。所述分离可以手动进行，例如用手指按压或用锤子敲打。优选地，所述分离自动进行。如果多个工件一起被移除，则可在一个工作过程中将多个工件分离。这样可以进一步加快该方法。所述分离可以通过振动、按压、喷吹或牵拉尤其磁力牵拉或负压牵拉来实现。这里的振动尤其是指多次来回移动。在振动过程中，将至少一个脉冲或冲量引入到组合体中。

16、用于将工件与通过纳米连接部与其连接的部分分离的分离装置可以构造在移除装置上，尤其集成到移除装置中。替换地，移除装置和分离装置可以彼此分开地设置。例如，分离装置可以是带有可移动的压出销的压出装置，所述压出销尤其通过气动缸移动。振动分离不一定需要单独的分离装置。例如，通过小高度连接部保持在一起的组合体可以通过移除装置进行振动，从而使所述至少一个工件从所述邻接部分脱落。在此过程中，纳米连接部断裂。

17、为了进行分离，移除装置可与包含工件的组合体一起移动到成品托盘上方。在分离后，良件被放置在成品托盘上或成品托盘中。可能残留的剩余格栅部分可以被放置在单独的托盘上。

18、本发明的方法还有一个优点，即布置有纳米连接部的切割间隙可以很窄。尤其，如果多个工件具有共同的分离切口并且应通过所述连接部共同地作为组合体保持在支座上(这样单个部件就不会倾斜)，则这只能用纳米连接部来实现。在产生微连接部(其在板材或工件的整个厚度上延伸)时，必须关停激光束，从而随后为了在工件之间进行进一步切割，必须直接在这些良件上进行穿刺，而这通常是不可能的。此外，窄切割间隙还有一个优点，即移除装置的真空吸具(真空夹具)不一定要作用在没有切割线的剩余格栅区域或足够大的工件上，而是可以越过切割间隙，而抽吸作用不会过小。通过这种方式，使得不必为吸具定位提供特殊区域。

19、小高度连接部的高度至多可以是板材厚度的三分之一，优选至多四分之一，特别优选至多六分之一。通常，连接部的高度至少是板材厚度的二十分之一，尤其至少十分之一。小高度连接部的沿着轮廓测量的长度至多为板材厚度的一半和/或至少八分之一，尤其至少四分之一。通过这种尺寸的连接部，一方面可以牢固地保持工件，另一方面可以简单地分离工件。

20、在该方法的一个有利变体中，在步骤b)中形成一组工件，这些工件通过在工件的至少一条共同轮廓线上的小高度连接部相互连接。换句话说，这些工件有共同的切割边缘，其中在每个共同的切割边缘上布置有至少一个纳米连接部。这样一组工件也可称为"巢"。这种变体利用了这样一个事实，即在创建小高度连接部之后无需再次穿刺。因此，连接部可以在两个工件(良件)之间形成。此外，所述公共轮廓也使得工件在板材上的布置特别节省空间。

21、工件组可以具有周向外轮廓，该外轮廓由工件的轮廓线形成，板材沿着所述轮廓线被切穿。换句话说，所述外轮廓可以由多个工件轮廓的主区域形成。这样，就得到相互连接的工件的"巢"，它被共同地从剩余格栅上完全切下。工件组(巢)可以作为一个单元从板材上移除，即没有剩余格栅部分作为压载物。

22、在步骤c)中，移除装置可以作用于工件组中的一个工件。由于移除装置的承载能力有限，因此可以通过这种方式在一个步骤中移除更多的工件(良件)。所述巢的最大工件重量优选为100千克。巢的最大尺寸可以是1000毫米x1500毫米。

23、在步骤b)中，除了所述至少一个工件外，还可以从板材切割出至少一个板材部分，该板材部分在步骤c)中与所述至少一个工件及其邻接部分无关地被单独移除。这样就可以灵活地利用板材，尤其在生产不需要固定且可以单独处理的大型板材部分时，以及在生产需要固定且可以方便地在组合体中移除的较小或长形延伸的工件时。

24、在一个有利的方法变体中，在步骤b)中形成一组工件，每个工件通过至少一个小高度连接部与共同的剩余格栅部分相连。在步骤c)中，所述多个工件和邻接的剩余格栅部分可以被一起移除。这种变体特别适用于不能直接邻接布置的小型工件。

25、优选在步骤c)之前将剩余格栅部分从板材上切割下来，尤其沿着周向轮廓切割。如果剩余格栅部分布置在板材的边缘，则用于切割的轮廓线可在板材的边缘点之间延伸。轮廓可以是凹形的。这样，多个(尤其较小和/或细长的)工件(它们通过纳米连接部与剩余格栅部分保持相连)可以分布在板材上较大的工件或板材部分(它们不需要用纳米连接部稳定)之间并且并被沿轮廓的连续切割线包围。环绕该组多个工件的轮廓形状基本上可以自由选择。尤其，非方形并且尤其是非矩形的剩余格栅部分可以与板材的其余部分分离。通过这种方式能够实现工件的高效排版或嵌套。较小工件的布置可以基于板材上较大板材部分之间的可用空间。然后相应地选择多个工件组周围的轮廓。换句话说，在多个工件周围形成一个剩余格栅部分，它可以是任何形状，尤其不必是矩形。该剩余格栅部分被从板材上切割下来，并与其包含的工件一起移除。

26、所述轮廓与工件组之间的最小距离至少为12毫米。优选地，所述最小距离大于板材的厚度，尤其当板材的厚度超过15毫米时。由此，可以避免剩余格栅部分因激光切割输入的热量而鼓起。

27、剩余格栅部分可以具有用于移除装置的夹具、尤其真空夹具的作用面。原则上，在作用面中不设置切割线。特别优选地，在剩余格栅部分上留有至少一个用于直径至少为120毫米工件的移除装置的作用面或留有至少一个直径至少为120毫米的用于工件的移除装置的作用面。这样即使是较大的组合体也能被安全处理。

28、在步骤c)中，移除装置可以作用在剩余格栅部分上。这简化了极小工件的移除。此外，还可避免移除装置损坏工件。如果在移除装置作用于剩余格栅部分上期间，工件与剩余格栅部分分离，则可以通过测量由移除装置保持的重量来确定是否所有工件都已从剩余格栅部分移除。

29、优选地，所述剩余格栅部分不小于30毫米x80毫米，并且不大于1000毫米x1500毫米。这种尺寸的剩余格栅部分可以很容易地被自动移除装置移除。剩余格栅部分连同保持在其上的工件的最大重量优选不超过100千克。

30、剩余格栅部分及其上通过纳米连接部与其连接的工件可以布置在板材的边缘。这样，板材的到目前为止通常不被利用的边缘(典型的边缘宽度为10毫米)一方面可以被用来固定工件以便移除，另一方面也可以被用作用于移除装置的作用点。

31、如果移除装置作用于工件以移除组合体，则至少应在这些工件上以对置方式安置两个纳米连接部。这样，要移除的组合体的重量就会分布到至少两个纳米连接部上。这样可以降低过早断裂的风险。

32、移除装置的这个或这些作用点优选如此定位，以至于要移除的组合体在移除过程中不会倾斜。作用点可以位于组合体的重心。原则上，一个夹具就足够了。两个作用点可以位于组合体的相对的角部，或者位于通过组合体重心的轴线的相对两侧。在这种情况下，至少需要两个夹具。

33、用于板材的支座可以是相互平行延伸的接片。在这种情况下，窄于两个邻接的支座接片之间的距离的工件至少在工件的窄边横向于接片定向时得到两个高度较小的连接部。换句话说，如果工件的长边(近似)平行于接片，则设置两个纳米连接部。工件通常至少有100毫米长。如果细长的工件在有倾倒风险的位置被切割，则该细长的工件通过所述至少两个纳米连接部得到稳定。小高度连接部中的第一连接部优选布置在工件的窄边上。特别优选的是，小高度连接部中的第二连接部布置在工件的长边上，尤其与第一连接部的距离至少为工件长度的60％。这样可以有效地稳定工件。尤其可以避免工件下垂，以免使得移除变难或无法移除。

34、步骤d)中的分离可以在步骤c)中用于移除工件的移除装置直接或间接保持工件时进行。这样可以减少分离工件所需的设备耗费。尤其，如果移除装置将具有工件的组合体振动以进行分离，则可省去用于分离工件与连接部分的额外设备。在移除装置保持具有工件的组合体期间，也能够以简单的方式进行工件的压出("旋出")。可以在移除装置上，尤其在移除装置的夹具上设置可移动的压出销。

35、替换地，也可以在步骤c)中用于移除工件的移除装置释放工件后、尤其在工件被放置在分离装置上后，再进行步骤d)中的分离。这种变体尤其适用于组合体中不包含剩余格栅部分的工件组。分离装置可将工件分类，以便进一步加工。

36、本发明的其他特征和优点从权利要求、说明和附图中得出。根据本发明，上述特征和进一步详细描述的特征可以单独使用，也可以任意组合使用。所示和所描述的实施例不应被理解为穷举，而应被理解为用于描述本发明的示例性特征。