本发明涉及一种用于识别且补偿组合式冲压激光机/组合式冲压激光机床(kombinierten Stanz-Laser-Maschine)中的冲压装置的冲压坐标与激光装置的激光坐标之间的偏移量(Versatzmaβ)的方法。本发明还涉及一种相关的控制装置和一种相关的组合式冲压激光机/组合式冲压激光机床。本发明进一步涉及一种用于识别且补偿用于加工工件的加工机/加工机床的坐标系的偏移量的相关的方法、相关的控制装置、以及相关的加工机/加工机床。
背景技术
近年来，组合式冲压激光机已经被证明是成功的，特别是在用于有效地加工板形工件(特别是金属板材)方面。在这种情况下，冲压激光机可以组合冲压加工的优点与激光加工的优点。在这方面，例如，标准轮廓和/或标准变形部(例如凸片或螺纹)可以是通过冲压装置的冲压头来加工的。另一方面，例如，可以由激光装置的激光射束切割出高质量的外部轮廓和/或嵌丝内部轮廓。冲压激光机特别地用于板材金属加工。在这种情况下，为了确保激光加工与冲压加工之间的精确配属关系，在组合式冲压激光机中，冲压激光偏移(Stanz-Laser-Versatz)由机器操作者手动地求取，然后由机器操作者通过手动调设来补偿。这是比较复杂的并且易于出错。
在这种情况下，冲压激光机的冲压激光偏移可能视机器的不同而不同，并且可能由于不同的原因随着使用时间而变化。这是由于机器元件的制造公差、机械机构的热膨胀、碰撞、不同切割头的制造公差、老化、以及被加工的工件在加工持续时间内的可能热膨胀，特别是由于来自激光辐射的热输入。
即便在用于加工工件(特别是板形工件)的其它加工机中，加工机的坐标系中的偏移也可能例如由于被加工的工件在加工持续时间内的热膨胀(特别是由于在加工期间的热输入)或者由于加工期间的机械变形而出现。
技术实现要素：
因此，本发明基于如下目的：使得能够简单且可靠地求取和补偿加工机中的偏移。特别地，本发明基于如下目的：能够确保更简单且更可靠地求取冲压激光机中的冲压激光偏移量并对所述冲压激光偏移量进行补偿。
所述目的首先通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
相应地，提出了一种用于识别且补偿组合式冲压激光机中的冲压装置的冲压坐标与激光装置的激光坐标之间的偏移量的方法，所述组合式冲压激光机用于加工板形工件(特别是金属板材)，所述方法包括以下步骤：
a.通过所述冲压装置(或通过所述激光装置)将一结构引入所述板形工件中；
b.通过所述激光装置(或通过所述冲压装置)求取所引入的结构的测量参量；
c.将所述测量参量与预期参量进行比较，其中，所述测量参量与所述预期参量之间的偏差相当于偏移量；以及
d.使所述偏移量借助所述激光装置在激光坐标系中的坐标或者借助所述冲压装置在冲压坐标系中的坐标计算得出(Verrechnen)，以便补偿所述冲压坐标与所述激光坐标之间的偏移量。
因此，所述组合式冲压激光机包括冲压装置和激光装置。根据本发明，通过所述冲压装置或者通过所述激光装置将一结构引入所述工件中。因此，要么通过冲压要么通过激光处理来引入所述结构。
然后，由相应的另一装置求取(即要么借助所述激光装置要么借助所述冲压装置)求取测量参量。于是，将所述测量参量与预期参量进行比较。如果实际测得的参量(即测量参量)偏离于预期参量，则偏差相当于激光坐标系中的激光坐标与冲压坐标系中的冲压坐标之间的偏移量。
在这种情况下，激光坐标系中的坐标和冲压坐标系中的坐标彼此已经能够以先前已知的偏移量进行补偿。相应地，根据所述方法所求取到的偏移量也可以被称为当前经调设的偏移量中的误差，然后能够以所述误差来补偿激光装置在激光坐标系中的坐标或者替代性地补偿冲压装置在冲压坐标系中的坐标。换言之：所求取到的偏移量表示激光坐标与冲压坐标之间的已知的且经调设的偏移值偏离于激光坐标与冲压坐标之间的实际偏移值的偏差。
在这种情况下，冲压坐标系中的冲压坐标是工件上的编程位置(坐标系中的X位置和Y位置)，在这些位置处，旨在借助于冲压装置将一结构冲压到工件中。相应地，激光坐标是工件上的编程位置(坐标系中的X位置和Y位置)，在这些位置处，旨在借助于激光装置通过激光处理(特别是通过切割)将一结构引入工件中。
如果在冲压装置与激光装置之间(或在工件上的冲压加工部与在工件上的激光加工部之间)不存在偏移量，则冲压坐标系和激光坐标系要么具有同一原点，要么尤其是这些原点以已知的且正确的偏移量相对于彼此在正确的范围内移位。
如已经解释地，冲压激光机的冲压装置与激光装置之间通常存在偏移量。相应地，冲压加工部与激光加工部之间通常存在偏移量。在这种情况下，所述偏移量可以根据机器的不同而不同，并且特别地可以在使用周期内变化。这可能例如由机器元件的制造公差、由机械机构的热膨胀、由碰撞、由不同切割头的制造公差、由老化、以及也由工件在其加工期间的热膨胀所引起。根据本发明，所述偏移量现在可以被自动地求取和(补充)校正。在这种情况下，激光坐标中的原始编程位置以所述偏移量被校正，在所述激光坐标中的原始编程处，旨在通过激光将一结构引入工件中。替代性地，冲压坐标中的原始编程位置也能够以所述偏移量被校正，在所述冲压坐标中的原始编程位置处，旨在通过冲压装置将一结构引入工件中。总的来说，与偏移量的手动求取及校正相比，根据本发明可以显著更快且更简单地对偏移量进行求取和校正，并且不太易于出错。此外，由于更快速的求取过程，因而可以相对频繁地进行偏移量的求取和可能的校正，而在此不会以相关方式不利地影响到冲压激光机的加工效率。
本发明的一个有利拓展方案是：在步骤a.中，通过所述冲压装置(或通过所述激光装置)将一穿口引入所述工件中，其中，在步骤b.中，通过所述激光装置(或通过所述冲压装置)求取将所述穿口明确描述的点(特别是所述穿口的中心点)，其中，在步骤c.中，求取所求取到的中心点的位置是否与所述中心点的预期位置相一致，并且其中，所求取到的位置与所述预期位置之间的偏差相当于偏移量，并且其中，在步骤d.中，在实际中心点与预期中心点之间存在所求取到的偏差的情况下，执行所述偏移量的补偿，其方式是，使所述偏移量借助所述激光装置在激光坐标系中的坐标或借助所述冲压装置在冲压坐标系中的坐标计算得出，以便补偿所述冲压坐标与所述激光坐标之间的偏移量。
在这种情况下，所述结构由此被构造成穿口。测量参量相应地是穿口的中心点。在这种情况下，特别地可设想通过冲压装置来冲压出穿口，然后通过激光装置来求取穿口的实际中心点。然而，也可设想相反的情况。
于是可以求取：中心点的实际位置是否符合预期的编程位置。在这种情况下，偏差相当于偏移量，然后能够以所述偏移量来对激光装置在激光坐标系中的坐标进行补偿。
本发明的另一有利构型提供的是，通过发出探测光束并且在此基础上检测所发射的光(或所反射的光)来求取所述中心点。
这构成了求取及校正偏移量的特别简单的方式。相应地通过光学测量方法来求取中心点。在这种情况下，探测光束特别地可以是被射入到工件上的激光束。在此基础上，于是可以探测工件发出的过程光(Prozesslicht)，也就是说：热工件由于所入射的激光辐射而发出的光。附加地或替代性地，还可以求取所反射的激光辐射。只要探测光束在这种情况下入射到工件本身上，那么，基于工件的所发射的光(或所反射的光)，可以检测到相对强的探测光信号。相比之下，一旦到达穿口，由于探测光束随后辐射穿过该穿口，因而所检测到的信号的强度突然下降(zusammenbrechen)。相反的情况相应地出现在相反的行进方向上，也即从穿口中开始朝向工件的运动方向。最初没有探测到信号或探测到非常弱的信号。然而，一旦探测光束到达工件，就探测到显著的信号。这样，可以特别简单地求取穿口的中心点。如果在这种情况下通过激光装置来求取中心点，则在这种情况下原本用于加工工件的激光射束可以产生相应的探测光束。例如从先前DE 10 2010 028 179 A1中已知这种探测装置，其披露内容完全结合在本申请中。
替代性地，可设想发出这样的探测光束：所述探测光束由工件下方的反射器反射。一旦工件中断所述光束，则到达工件棱边。
在这种反射光屏障构型的情况下，只要光束不碰到工件材料，那么激光就因此经由穿口区域中的反射器反射回来。相比之下，一旦光束到达工件，那么光束被中断，并且已经识别到工件棱边。
最后，还可设想借助工件下方的光电二极管探测所透射的激光。只要激光射束穿过工件中的穿口，那么工件下方的光电二极管就测量激光辐射。如果激光射束在接触到工件棱边时中断，那么金属板材下方的光电二极管测量的信号也下降。
如果通过冲压装置来求取中心点，则为此目的可以使用设置在冲压头上的反射光屏障(或在冲压头上的冲头断裂监控传感器)。通过反射光屏障(或通过冲头断裂监控传感器)可以另外地求取：所冲压出的结构是否实际上已经从工件移除。反射光屏障(或冲头断裂监控传感器)特别地还可以产生激光射束，其中，可以检测所反射的(或所发射的)探测光辐射，用于求取中心点。例如，从先前EP 2 878 393 A1中已知这种装置，其披露内容同样被附随地结合到本申请中。在这种情况下，也可以要么使用工件的过程光、使用由工件下方的反射器所反射的光、要么使用工件下方的光电二极管的信号来求取中心点。
在此背景下特别有利的是，所述穿口圆形地构造。在这种情况下，可以通过工件相对于激光装置或相对于冲压装置以交叉方式移位来求取中心点。此外，可以通过激光装置或通过冲压装置来发出探测光束。这样，能够以特别简单的方式方法求取中心点。在这种情况下，为了使工件相对于激光装置或冲压装置移位，可以要么仅移动工件要么仅移动激光装置(或冲压装置)。然而，也可以设想到，不仅工件而且激光装置(或冲压装置)都例如沿着偏差90°的两个轴线移动，以便因此实现相对移位。一些冲压激光机具有冗余轴线，从而允许激光头在小区域内(高度动态地)可移位，从而也可设想到激光装置能够相对于工件以交叉方式移位。
可以设想所述方法如下进行：首先，在工件中冲压出穿口。然后，使工件相对于激光装置移位，以至于探测激光射束辐射穿过所引入的穿口。然后，这种探测激光射束相对于工件沿着第一直线移位，直至到达穿口的棱边为止。随后，激光射束可以沿着所述第一直线在相反方向上再次移位，直至到达对置棱边为止。随后，激光射束能够以偏差90°的方式沿着第二直线移位，直至再次到达棱边为止，然后最终沿着第二直线以相反的方向移位，直至到达与之对置的棱边为止。结果，总的来说发生以交叉方式移位，且因此可以求取出穿口的中心点。
替代性地，可以仅相对于冲压激光机的主轴线以对角线的方式地进行一次移位，以便因此确定出实际的中心点。
特别优选的是：在工件的多个工件区段中执行根据本发明的步骤a.至步骤d.，其中，针对每个工件区段求取出偏移量，并且其中，在每个工件区段中，将所述偏移量借助激光装置在激光坐标系中的坐标计算得出，以便在相应的工件区段中补偿冲压坐标与激光坐标之间的所述偏移量。因此，工件可以被划分成至少两个(但尤其是多个)工件区段。在这种情况下，这些工件区段可以特别地有规律地进行布置并且具有相同的尺寸。可设想冲压激光偏移量在整个工件上变化。通过求取每个工件区段中的偏移量，能够使工件实现更精确地加工，其方式是，将相应工件区段中的相应局部偏移量进行存储、保存并且在工件区段中的相应加工期间进行校正。
此外，在对其已求取出偏移量的工件区段之间的区域中，可以在分别所求取到的偏移量之间进行插值，以便由此特别是在每个待加工的区域中实现特别精确的偏移补偿并且仍然能够实现相对较高的方法经济性。
另外提出了一种用于识别且补偿组合式冲压激光机中的冲压装置的冲压坐标与激光装置的激光坐标之间的偏移量的方法，所述组合式冲压激光机用于加工板形工件(特别是金属板材)，所述方法包括以下步骤：
a.通过所述冲压装置以及通过所述激光装置将各一结构引入所述板形工件中；
b.通过所述冲压装置或者通过所述激光装置求取所引入的结构的测量参量；
c.将所述测量参量与预期参量进行比较，其中，所述测量参量与所述预期参量之间的偏差相当于偏移量；以及
d.使偏移量借助激光坐标系中的坐标计算得出，以便补偿冲压坐标与激光坐标之间的偏移量。
因此，根据本发明的该建议，使用冲压装置和激光装置这二者来将一结构引入板形工件中。然后要么能够以通过冲压装置但要么也能够特别是通过激光装置求取所引入的结构的测量参量。在此基础上，可以将实际测量参量与预期测量参量进行比较，其中，偏差相当于偏移量，并且其中，可以使偏移量借助激光坐标系中的坐标计算得出，以便补偿所述偏移量。通过这种方式，也可以相对快速且简单地进行偏移量的求取。在这种情况下，这通过借助于冲压装置和激光装置引入各一结构来实现，从而使得可以将如此引入的冲压加工部与激光加工部相比较。在这种情况下，偏移量的求取可以在此特别地通过冲压装置来进行。
此外，特别优选的是，在步骤a.中，通过所述冲压装置以及通过所述激光装置将各一穿口引入所述工件中，其中，在步骤b.中，通过所述激光装置或者通过所述冲压装置分别求取将所述穿口明确描述的点(特别是所述相应的穿口的相应的中心点)，其中，在步骤c.中，求取：所求取到的中心点相对于彼此的位置是否与所述中心点相对于彼此的预期位置相一致，其中，所述中心点相对于彼此的经求取的位置的偏差相当于偏移量，并且其中，在步骤d.中，在所求取到的中心点相对于彼此的实际位置与所述中心点相对于彼此的预期位置之间存在所求取到的偏差的情况下，进行所述偏移量的补偿，其方式是，使所述偏移量借助所述激光装置在激光坐标系中的坐标计算得出，以便补偿所述冲压坐标与所述激光坐标之间的偏移量。相应地，可以首先将两个穿口引入工件中。然后可以求取这些中心点，并且可以将这些中心点相对于彼此的实际位置与这些中心点相对于彼此的预期位置进行比较。在这种情况下，偏差相当于这样的偏移量：最终可以通过所述偏移量来校正激光坐标系中的或冲压坐标系中的坐标。
有利地，通过发出探测光束，并且在此基础上，检测所发射的光(或所反射的光)来求取相应的中心点。这构成了求取及校正偏移量的特别简单的方式方法。相应地通过光学测量方法来求取相应的中心点。在这种情况下，探测光束特别地可以是被辐射到工件上的激光束。在此基础上，于是可以探测工件的所发出的过程光(也即热工件由于所入射的激光辐射而发出的光)。附加地或替代性地，还可以求取所反射的激光辐射。只要探测光束在这种情况下入射到工件本身上，那么基于工件的所发射的光(或所反射的光)可以检测到相对强的探测光信号。相比之下，一旦到达穿口，由于探测光束随后辐射穿过该穿口，因而所检测到的信号的强度突然下降。相反的情况相应地出现在相反的行进方向上，即从穿口中开始朝向工件的运动方向。最初没有探测到信号或探测到非常弱的信号。然而，一旦探测光束到达工件，就探测到显著的信号。
这样，可以特别简单地求取出穿口的中心点。如果在这种情况下通过激光装置来求取该中心点，则在这种情况下原本用于加工工件的激光射束可以产生相应的探测光束。例如从先前DE 10 2010 028 179 A1中已知这种探测装置，其披露内容完全结合在本申请中。
替代性地，可设想发射这样的探测光束：所述探测光束由工件下方的反射器反射。一旦工件中断所述光束，就到达工件棱边。
在这种反射光屏障(Reflexionslichtschranken)构型的情况下，只要光束不碰到工件材料上，激光就因此经由穿口区域中的反射器反射回来。相比之下，一旦光束到达工件，则光束被中断，并且已经识别到工件棱边。
最后，还可设想借助工件下方的光电二极管来探测所透射的激光。只要激光射束穿过工件中的穿口，那么工件下方的光电二极管就测量该激光辐射。如果激光射束在接触到工件棱边时中断，那么金属板材下方的光电二极管所测得的信号也下降。
如果通过冲压装置来求取中心点，则为此目的可以使用设置在冲压头上的反射光屏障或使用在冲压头上的冲头断裂监控传感器(Stempelbruchkontrollsensor)。通过反射光屏障(或通过冲头断裂监控传感器)可以另外地求取：所冲压出的结构是否实际上已经从工件移除。反射光屏障(或冲头断裂监控传感器)特别地还可以产生激光射束，其中，可以检测所反射的(或所发射的)探测光辐射，用于求取中心点。例如，从先前EP 2 878 393 A1中已知这种装置，其披露内容同样被附随地结合到本申请中。在这种情况下，也可以要么使用工件的过程光、从工件下方的反射器所反射的光、要么使用工件下方的光电二极管的信号来求取棱边。
优选地，穿口圆形地构造。在这种情况下，可以通过工件相对于激光装置或相对于冲压装置以交叉方式移位来求取相应的中心点。此外，可以通过激光装置或通过冲压装置来发出探测光束。
这样，能够以特别简单的方式求取相应的中心点。在这种情况下，为了使工件相对于激光装置或者相对于冲压装置移位，可以要么仅移动工件要么仅移动激光装置(或冲压装置)。然而，也可以设想到，不仅工件而且激光装置(或冲压装置)都例如沿着偏差90°的两个轴线移动，以便因此提供相对移位。一些冲压激光机具有冗余轴线，从而允许激光头在小区域内(高度动态地)可移位，使得也可设想到激光装置可以相对于工件以交叉方式移位。
替代性地，可以只相对于冲压激光机的主轴线以对角线的方式进行一次移位，以便因此求取出实际的中心点。
本发明的一个特别优选的拓展方案由此得出：在工件的多个工件区段中执行根据本发明的步骤a.至步骤d.，其中，针对每个工件区段求取所述偏移量，并且其中，在每个工件区段中，使所述偏移量借助激光装置在激光坐标系中的坐标计算得出，以便在相应的工件区段中补偿所述冲压坐标与所述激光坐标之间的偏移量。因此，工件可以被划分成至少两个(但是尤其多个)工件区段。在这种情况下，这些工件区段可以特别地有规律地布置并且具有相同的尺寸。可设想冲压激光偏移量在整个工件上变化。通过求取每个工件区段中的偏移量，能够使工件实现更精确地加工，其方式是，将相应工件区段中的相应局部偏移量进行存储、保存并且在工件区段中的相应加工时进行校正。
此外，在对其已求取出偏移量的工件区段之间的区域中，可以在分别所求取到的偏移量之间进行插值，以便因此特别是在每个待加工的区域中实现特别精确地偏移补偿，并且仍然实现相对较高的方法经济性。
本发明所基于的目的也通过控制装置来实现，所述控制装置被构造且被配置用于执行根据本发明的上述方法。
最后，本发明所基于的目的也通过一种组合式冲压激光机来实现，所述组合式冲压激光机包括根据本发明的上述控制装置。
此外，提出了一种用于识别且补偿加工机的坐标系的偏移量的方法，所述加工机用于加工板形工件(特别是金属板材)，所述方法包括以下步骤：
a.通过所述加工机将一结构引入所述工件中，以及通过所述加工机求取所引入的结构在所述加工机的坐标系中的位置；
b.通过所述加工机加工所述工件，并且在加工进程之后，通过所述加工机重新求取所引入的结构在所述加工机的坐标系中的位置；
c.将所求取到的位置与预期位置进行比较，其中，所求取到的位置与所述预期位置之间的偏差相当于偏移量；以及
d.使所述偏移量借助所述加工机的坐标系中的坐标计算得出，以便补偿所述偏移量。
在这种情况下，所述偏移量相当于通过加工机在工件加工进程期间所引入的结构在加工机的坐标系中的位置变化。在这种情况下，位置的变化可能特别是由于加工进程期间的热膨胀或者由于加工进程期间的机械变形所引起。
因此，在位置变化补偿的情况下，需要考虑：在工件的后续加工期间工件构造的变化、以及已经引入的加工，例如由于所引入的热量和/或机械变形。在根据所述方法对偏移量进行测量及补偿之后所进行的加工的坐标因此以所述偏移量被校正。总的来说，可以补偿已经引入的加工部与将要引入的进一步加工部之间的偏移量。
所述结构可以特别地被构造成穿口。此外，可以将穿口的中心点的实际位置与穿口的中心点的预期位置进行比较。能够以类似于上述针对其他建议的方式再次求取中心点：相应地，可以通过发出探测光束，并且在此基础上检测工件的所发射的光(或所反射的光)来求取中心点。
这构成了求取及校正偏移量的特别简单的方式。相应地通过光学测量方法来求取中心点。在这种情况下，探测光束特别地可以是由加工机发射的射入到工件上的激光束。在此基础上，于是可以检测工件的所发出的过程光(也即热工件由于所入射的激光辐射而发出的光)。附加地或替代性地，还可以求取所反射的激光辐射。只要探测光束在这种情况下入射到工件本身上，那么，由于工件的所发射的光(或所反射的光)，可以检测到相对强的探测光信号。相比之下，一旦到达穿口，那么，由于探测光束随后辐射穿过该穿口，因而所检测到的信号的强度突然下降。相反的情况相应地出现在相反的行进方向上，即从穿口中开始朝向工件的运动方向。最初没有探测到信号或探测到非常弱的信号。然而，一旦探测光束到达工件，那么就检测到显著的信号。这样，可以特别简单地求取出穿口的中心点。如果在这种情况下通过激光装置来求取中心点，则在这种情况下原本用于加工工件的激光射束可以产生相应的探测光束。例如从先前DE 10 2010 028 179 A1中已知这种检测装置，其披露内容完全结合在本申请中。
替代性地，可设想发射这样的探测光束：所述探测光束由工件下方的反射器反射。一旦工件中断所述光束，就到达工件棱边。
在这种反射光屏障构型的情况下，只要光束没有碰到工件材料上，则激光就因此经由穿口区域中的反射器反射回来。相比之下，一旦光束到达工件，光束被中断，并且已经识别到棱边。
最后，还可设想借助工件下方的光电二极管探测所透射的激光。只要激光射束穿过工件中的穿口，则工件下方的光电二极管就测量该激光辐射。如果激光射束在接触到工件棱边时中断，那么金属板材下方的光电二极管测量的信号也下降。
在此背景下特别有利的是，穿口圆形地构造。在这种情况下，可以通过工件相对于加工机以交叉方式移位来求取中心点。此外，可以通过加工机来发射所述探测光束。这样，能够以特别简单的方式求取中心点。在这种情况下，为了使工件相对于加工机移位，可以要么仅移动工件要么仅移动加工机。然而，也可以设想到，不仅工件而且加工机都例如沿着偏差90°的两个轴线移动，以便因此提供相对移位。
可以设想所述方法如下进行：在加工进程之后，工件可以相对于加工机移位，使得探测激光射束辐射穿过所引入的穿口。然后，探测激光射束相对于工件沿着第一直线移位，直至到达穿口的棱边为止。随后，激光射束可以沿着所述第一直线在相反方向上再次移位，直至到达对置棱边为止。随后，激光射束可以沿着第二直线以偏差90°的方式移位，直至再次到达一棱边为止，然后最终沿着第二直线以相反的方向移位，直至到达与之对置的棱边为止。结果，总的来说发生以交叉方式移位，并且因此可以求取出穿口的中心点。
替代性地，可以只相对于加工机的主轴线以对角线的方式进行一次移位，以便因此确定出实际的中心点。
可设想所述加工机被构造成冲压加工机或激光加工机。在冲压机的情况下，在工件的加工持续时间内可能发生特别是机械变形，所述机械变形会导致偏移量，所述偏移量根据本发明被校正。
在激光机的情况下，在工件的加工持续时间内可能发生特别是由于所引入的热所引起的热膨胀，所述热膨胀会导致偏移量，所述偏移量根据本发明被校正。
有利地，所述加工机被构造成组合式冲压激光机，其中，将所述激光装置在激光坐标系中的坐标和/或所述冲压装置在冲压坐标系中的坐标以所求取到的偏移量计算得出，以便补偿所述偏移量。相应地，特别地，可以补偿由于工件构造变化(例如由于热膨胀或机械变形)而引起的偏移量。
这具有以下背景：在工件(例如金属板材)的情况下，通常首先进行冲压加工。然后通常进行激光加工。举例来说，通过激光连续地切割出包括冲压加工部的各个部件。由于激光加工期间引入到工件中的热，因而可能发生工件的热膨胀。在加工持续时间内，这导致工件的热膨胀，从而导致在工件中所引入的结构的实际位置偏离于预期位置的偏移量。可以通过所述偏移量来校正用于后续激光加工的激光坐标系中的激光坐标。还可以设想到，特别是如果甚至在工件中引入进一步的冲压加工部，那么也可以通过偏移量来补偿该冲压坐标系中的冲压坐标。
本发明的一个特别优选的拓展方案是：根据本发明的步骤a.至步骤d.在工件的多个工件区段中执行，其中，针对每个工件区段求取出偏移量，并且其中，在每个工件区段中使偏移量借助加工机的坐标计算得出，以便在相应的工件区段中补偿所述偏移量。因此，工件可以被划分成至少两个(但特别是多个)工件区段。在这种情况下，这些工件区段可以特别地有规律地布置并且具有相同的尺寸。可设想所述偏移量在整个工件上变化。通过求取每个工件区段中的偏移量，能够使工件实现更精确地加工，其方式是，将相应工件区段中的相应局部偏移量进行存储、保存并且在工件区段中的相应加工期间进行校正。
此外，本发明提出了一种用于识别且补偿加工机的坐标系的偏移量的方法，所述加工机用于加工特别是板形工件(特别是金属板材)，所述方法包括以下步骤：
a.测量所述工件的长度和/或宽度，
b.通过所述加工机对所述工件进行加工，并且在加工进程之后，通过所述加工机重新求取所述工件的长度和/或宽度；
c.求取所求取到的长度和/或宽度与预期长度和/或宽度之间的偏差，其中，所求取到的长度和/或宽度与所述预期长度和/或宽度之间的偏差相当于偏移量；以及
d.使所述偏移量借助所述加工机的坐标系中的坐标计算得出，以便补偿所述偏移量。
因此，首先可以测量工件的长度(X轴线)和/或宽度(Y轴线)。
在加工进程之后，然后可以对长度和/或宽度进行重新测量。在这种情况下，第一次测量可以特别是在工件加工开始之前进行。对工件的加工可以在初次测量之后开始。在确定的加工进程之后，可以(特别是通过对切口进行测量)来重新测量该工件的长度和/或宽度，其中，实际测得的长度与预期长度之间的偏差相当于偏移量，可以在加工机坐标系中的坐标中相应地补偿所述偏移量。在这种情况下，在X方向上的长度的偏差相当于在X方向上的偏移量，而在Y方向上的宽度的偏差相当于在Y方向上的偏移量。
在对偏移量进行校正之后，因此能够在偏移量已校正的情况下来进行工件的进一步加工，从而，尽管工件发生膨胀，也可以在加工持续时间内实现足够高的加工精确度。
在这种情况下，可以再次特别地通过光学方法来进行长度(或宽度)的求取。相应地，通过光学测量方法来求取长度(或宽度)。在这种情况下，探测光束特别地可以是被射入到工件上的激光束。在此基础上，于是可以探测工件的所发出的过程光(也即热工件由于所入射的激光辐射而发出的光)。附加地或替代性地，还可以求取所反射的激光辐射。只要探测光束在这种情况下入射到工件本身上，那么，基于工件的所发射的光(或所反射的光)，由此可以检测到相对强的探测光信号。相比之下，一旦到达工件的端部，那么，由于探测光束不再入射到工件上，因而所检测到的信号的强度突然下降。这样，可以特别简单地求取出长度(或宽度)。在这种情况下，在此可以通过原本用于加工工件的激光射束而产生相应的探测光束。例如从先前DE 10 2010 028 179 A1中已知这种检测装置，其披露内容完全结合在本申请中。
替代性地，可设想发射这样的探测光束：所述探测光束由工件下方的反射器所反射。只要射束碰到工件上，就探测不到信号或仅探测到微弱的信号。
然而，在这种反射光屏障构型的情况下，当射束不再碰到工件材料上时，激光经由反射器反射回来。换句话说，一旦射束已经到达工件棱边并且碰到反射器上，那么信号立即就变强，从而可以探测到工件棱边的到达以及因此可以探测到工件的长度(或宽度)。
最后，还可设想借助工件下方的光电二极管探测所透射的激光。只要激光射束碰到工件上，那么光电二极管就测量不到任何信号。一旦激光射束经过工件棱边，射束就碰到光电二极管上并且探测到信号。
可设想的是，在步骤b.中仅求取部分长度l2和/或部分宽度，并且其中，在步骤c.中求取所求取到的部分长度l2和/或部分宽度与预期部分长度l2*和/或部分宽度之间的偏差。可设想的是，可能仍需要在所述部分长度(或部分宽度)的区域中进行未来的加工。因此，通过求取且补偿所述区域中的偏移量，可以进行特别精确地进一步加工。
此外，可设想所述加工机被构造成冲压加工机或激光加工机。
在冲压机的情况下，在工件的加工持续时间内可能发生特别是机械变形，所述机械变形会导致偏移量，所述偏移量根据本发明被校正。
在激光机的情况下，可能在工件的加工持续时间内发生热膨胀，所述热膨胀会导致偏移量，所述偏移量根据本发明被校正。
此外，可设想的是，所述加工机被构造成组合式冲压激光机，其中，使所述激光装置在激光坐标系中的坐标和/或所述冲压装置在冲压坐标系中的坐标以所求取到的偏移量计算得出，以便补偿所述偏移量。
因此，首先可以测量工件(在X轴方向)的长度和/或(在Y轴方向)的宽度。
在加工进程之后，然后可以对长度和/或宽度进行重新测量。在这种情况下，第一次测量特别地可以在冲压加工之前或之后进行，但是在任何情况下都可以在工件的激光加工之前进行。然后可以进行工件的激光加工。在确定的加工进程之后，可以重新测量长度和/或宽度，其中，实际测得的长度和/或宽度与预期长度和/或宽度之间的偏差相当于偏移量，所述偏移量可以在激光坐标系中的坐标中相应地补偿。在这种情况下，在X方向上的长度偏差相当于在X方向上的偏移量，而在Y方向上的宽度偏差相当于在Y方向上的偏移量。
在对偏移量进行校正之后，因此能够在偏移量已校正的情况下进行工件的进一步加工，从而，尽管由于激光加工而出现工件热膨胀，也可以在加工持续时间内实现足够高的加工精确度。
可设想的是，在初次测量长度之后首先将所有的冲压加工部引入工件中。随后可以进行激光加工。可以例如首先在工件的第一部分中在X方向上进行激光加工。在特定的加工进程之后，例如，当在X方向上已经进行了2/3的加工，那么可以测量在该工件的最后三分之一中切口的长度。如果在此相对于切口的最后三分之一的原始长度存在差异，那么这相当于在X方向上的偏移量，所述偏移量可以针对工件的最后三分之一的剩余加工来校正。
本发明所解决的问题也通过控制装置来解决，所述控制装置被构造且被配置用于执行上述方法中的一种。
最后，本发明所解决的问题也通过一种加工机(特别是组合式冲压激光机、激光机或冲压机)来解决，所述机器包括根据本发明的上述控制装置。
附图说明
本发明的进一步细节和有利构型可以从以下描述中获得，在此基础上更详细地描述和解释附图中所展示的本发明的实施例。
在附图中：
图1示出了组合式冲压激光机的透视图；
图2示出了根据第一实施例的用于识别且补偿冲压激光偏移量的方法的示意图；
图3示出了根据第二实施例的用于识别且补偿冲压激光偏移量的方法的示意图；以及
图4a)至图4e)示出了根据第三实施例的用于识别且补偿冲压激光偏移量的方法的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了组合式冲压激光机1的一个实施例，利用所述组合式冲压激光机1，工件14(例如呈金属板材形式的工件)既可以借助冲压加工来冲压，又可以借助激光加工来加工(特别是切割)。加工机1的一部分是C形框架2。C形框架2包括由钢制成的抗扭的焊接结构。然而，C形框架2也能够以其他形式实施。在C形框架2的后端处设有控制装置3，用于控制加工机1的功能。
加工机1包括冲压装置17，该冲压装置17在C形框架2的上支边的前内端处具有上工具接收部4并且在C形框架2的下支边的前内端处具有下工具接收部5。冲压工具7的工具上部可以接收到上工具接收部4中，并且冲压工具7的工具下部可以接收到下工具接收部5中。
上工具接收部4借助于未示出的推杆在轴向方向(Z方向)上可移动，并且借助于控制装置3控制，使得该上工具接收部4既可以执行完整的行程，又可以停止在其轴向行程路径内的任何期望位置。此外，上工具接收部4可选地以由控制装置3控制的方式绕轴向旋转轴线6可旋转。
下工具接收部5可选地同样绕其旋转轴线6可旋转。此外，下工具接收部5在其轴向方向(Z方向)上不可移动，但可选地也可以被构造成所谓的活动模具(aktive Matrize)。于是，该下工具接收部5同样可以在其轴向方向上移动，并且以由控制装置3控制的方式停止在其轴向行程路径的任何期望位置。
除了上工具接收部4和下工具接收部5之外，加工机1还包括具有激光加工头16的激光加工装置8，例如可以利用所述激光加工头16来对工件14进行加工，特别是进行切割。圆形开口10设置在C形框架2的下支边内侧上的工件台9中。激光加工头16可以通过移动单元(未示出)在X方向上和在Y方向上可移动，并且为了设定合适的聚焦位置，还在Z方向上可移动。圆形开口10基本上确定了激光加工头16的加工区域11。
工件台9具有带有工具库的横向导轨12。用于固定保持工件14的夹爪13被布置在横向导轨12上，所述工件14特别地可以呈金属板材的形式。夹爪13可以被固定在横向导轨12上的适当位置处，并且可以偏移，使得金属板材14被可靠地保持，但是金属板材14并不是在待加工的区域处被夹持的。在工具库中示出了用于多个(在此是两个)冲压工具7的多个(在此是三个)工具接收部15。
在运行期间，工件台9可以与横向导轨12一起在Y方向上被移动到为冲压目的而经编程的位置(编程位置)，用于保持工件14的夹爪13被固定在所述横向导轨12处。横向导轨12同样可以在X方向上被移动到编程位置，其中，工件14在工件台9上滑移。然后可以由上工具接收部4执行冲压行程。接着，可以根据同一原理移动到下一个冲压位置。工件14可以根据同一原理被移动到编程位置，以便通过激光加工机8执行激光加工。
然后为了加工工件，有规律地采用以下例程程序：首先，由冲压装置17在工件14上的编程位置处进行冲压加工。在这种情况下，冲压加工的位置是作为冲压坐标系中的坐标来存储的。随后可以通过激光加工装置8来进行激光加工。通常，在这种情况下，借助激光切割方式从工件14切割出具有冲压加工部的各个部件。在这种情况下，激光加工同样在工件的编程位置处进行，所述编程位置是以激光坐标系来存储的。
如果冲压坐标系与激光坐标系之间不存在偏移量，则工件14上的点在这两个坐标系中具有相同的坐标。但是，在这两个坐标系之间经常会出现偏移量。在这种情况下，所述偏移量可能视机器的不同而不同，并且特别地可能在组合式冲压激光机1的使用周期内变化。这是由于例如机器元件的制造公差、机械机构的热膨胀、碰撞、不同切割头的制造公差、老化、以及加工期间(特别是激光加工期间)工件14的热致膨胀所引起。以这种方式出现的冲压激光偏移量可作为偏移量被存储，其中，将激光坐标系中的坐标借助所述偏移量来计算得出，从而使得激光加工也实际上在工件14中的期望位置处进行。
接下来给出用于自动识别且补偿冲压装置17的冲压坐标与激光装置8的激光坐标之间的偏移量的方法的三个实施例：
图2示出了所述方法的第一实施例。如果已经决定应求取所述偏移量(或求取已经存储的偏移量是否仍正确)，则在工件14上的限定部位处冲压出圆形穿口19，即孔。作为其替代，可以使用作为冲压加工而已经存在于工件14中的这种孔。然后，使得激光加工头16在工件14中所产生的孔19上方移动。随后，由激光装置8产生激光射束18。如果激光射束18将激光辐射指向工件14，则工件14变热，从而所述工件发射出过程光24。所述过程光24可以被检测到。因此可以求取：激光辐射18是否入射到工件14上。具体地，如果激光射束18辐射到孔19上，则至少几乎没有过程光24出现，并且过程光24的信号突然下降。从先前DE 10 2010 028 179 A1中已知一种具有用于求取过程光24的强度的探测设备的激光加工装置8，所述文献在这方面的披露内容被附随地结合到本申请的披露内容中。激光加工装置8相应地包括这样的评估单元。
然后，激光射束18首先在X方向35上移动，具体地，直至所检测到的过程光的信号强度37增加并超过限定的阈值为止。随后，又沿相反方向移动，直至光强度增加为止。在这种情况下，光强度的增加表明：已经到达孔19的棱边20、21。激光射束18然后在Y方向39上移动，直至到达孔19的棱边22为止，最后又在相反方向上移动，直至到达孔19的棱边23为止。总的来说，孔19的中心点m可以根据已经以这种方式所求取到的棱边20、21、22、23的坐标来求取。
以这种方式所求取到的中心点m在激光坐标系中具有在工件14上的中心点m的实际坐标。然后，将所述中心点m与预期中心点m*的预期坐标进行比较。所述预期中心点m*在激光坐标系中具有坐标，所述坐标代表没有进行(正确的)偏移量补偿的中心点的预期位置。在图2中所示的情况下，在冲压坐标与激光坐标之间具有尚未校正的偏移量：在X方向上的偏移量ΔX以及在Y方向上的偏移量ΔY。然后通过所述偏移量对激光坐标系中的经编程的坐标在X方向和Y方向上进行(补充)校正，使得通过激光射束18的激光加工会精确地在工件14上的实际期望位置处进行。
图3示出了用于求取冲压激光偏移量的第二实施例。在这种情况下，首先通过冲压装置17在工件14中冲压出孔25。此外，由激光加工装置8切割出孔26。然后，可以通过布置在冲压装置17处的探测设备(未示出)求取这两个孔之间的偏移量。例如，从先前的EP 2 878 393 A1中已知这种探测设备，所述文献在这方面的披露内容被完全附随地结合到本专利申请的披露内容中。
所述方法然后如下进行：冲压装置17中的探测设备包括用于将激光射束指向工件14的器件，以及包括用于检测工件所发射的过程光或所反射的激光的器件。相应的中心点的实际位置如上面关于图2所解释地通过激光射束以交叉方式移位以及对信号强度的求取来求得。在这种情况下，当激光射束在孔25(或孔26)的区域中时，所检测到的辐射强度突然下降。总体上求取了冲压坐标系中的实际中心点的位置与中心点的预期位置之间的偏差。在图3中所示的实施例中，在这种情况下，借助于冲压装置17的探测设备来执行求取过程。因此，孔25的中心点m1实际上是预期位置。然而，孔26的中心点m2位于与预期不同的坐标处。预期中心点应在该位置m*的坐标处。因此，存在尚未被校正的偏移量：在X方向上存在偏移量ΔX，或在Y方向上存在ΔY。可以通过所述偏移量来(补充)校正激光坐标系中的坐标以便对偏移量进行补偿。
图4a示出了如上所述的布置在夹爪13处的工件14。然后，沿着工件14在X方向上的长度27，借助激光加工装置8的激光辐射18求取工件14在X方向上的长度l1，其方式是，再次分析所反射的辐射(或所检测到的过程光)的强度何时突然下降。
在下一步骤中，如图4b中所示，呈彼此相邻设置的、被重复引入到工件14中的孔28、29的形式的冲压加工部被引入到工件14中。然后如图4c中所示地进行对工件14的激光加工，其中，围绕各一对孔28、29进行激光切割30，使得工件部件31从工件14分离。在所述加工进程中，热输入到工件14中，所述工件14可以特别地被构造成金属板材。结果，工件14膨胀。这进而导致冲压坐标与激光坐标之间的尚未校正的偏移量，所述偏移量通过以下方法来求取和校正：
如图4d中所示，工件14的最后区段尚未通过激光加工进行加工。借助于激光切割机8，从起始点32开始行进，经过工件14的最后部分，直至到达棱边33为止，在所述棱边33处检测到的光信号突然下降，其中，激光射束指向工件14。基于先前的测量，为此预期了工件14的起始点32与预期终点33*之间的长度l2*。然而，由于热膨胀，实际终点在位置33处，这样就测得实际长度l2。在这方面，在位置33与位置33*之间在X方向上存在差异。所述差异表示尚未校正的偏移量ΔX。然后可以通过所述偏移量ΔX对激光坐标系中的坐标进行(补充)校正。结果，如图4e中所示，激光切割30可以在激光坐标系中的、已经通过偏移量ΔX(补充)校正的坐标处进行，从而，即便在切割过程接近结束时，工件部件31也具有足够的生产精确度。
根据图4的实施例也可以用于其他加工机。举例来说，纯的冲压机或激光机中的偏移补偿是可以设想的。在这种加工机中，在工件的加工持续时间上，由于热膨胀(特别是在激光机的情况下)和/或由于机械变形(特别是在冲压机的情况下)可能出现(尚未校正的)偏移量，所述偏移量可以通过图4中所示的过程被探测到和被补偿。在冲压机的情况下，可以设有包括激光射束源的探测设备，用于求取偏移。
总的来说，可以根据本发明执行对组合式冲压激光机1中的冲压激光偏移量的自动识别且补偿。这样避免了容易出错且复杂对偏移量的人工求取和补偿。然而，不言而喻，相对于根据本发明的自动测量和校正，手动测量和校正可以冗余地进行。
根据图4的实施例，也能够在其他加工机(例如纯的冲压机或激光机)中对工件进行加工期间补偿(例如由热或变形所引起的)工件构造的变化。
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