专利名称：用于加工工件的机器以及加工工件的方法
技术领域：
本发明涉及用于加工工件尤其金属片材的机器，包括加工装置以 及还有主驱动器和与其不同的辅助驱动器，它们两者用于产生加工装 置与工件之间的相对运动，从而加工工件，利用借助于主驱动器的主 运动，加工装置可相对于工件移动和/或工件可相对于加工装置移动， 并且，利用借助于辅助驱动器的辅助运动，加工装置可相对于工件移 动。本发明还涉及上述类型工件的加工方法，加工程序，这种类型的 加工程序的编写方法，以及用于实现上述类型的加工程序的编写方法 的计算机程序制品。
背景技术：
由专利公开文献EP 0594699B1已知这种类型的加工工具以及用 于工件激光加工的这种类型的方法。已知的机器具有安置在工件上方 的门架(gantry)以及安置在门架上的工具支架。为了产生激光束的主 运动，其中激光束设置作为工具支架上的加工装置，门架与工具支架 一起移动和/或工具支架沿门架移动。激光束相对于工具支架的辅助运 动借助于高动态辅助装置被产生。为了实现激光束尽可能高的总加速， 门架和工具支架的运动由辅助激光束运动叠加，其中所述辅助激光束 运动由高动态辅助装置产生。在该辅助运动的情况中，激光束从不变 的初始位置开始。发明内容本发明的目的是提供一种以具有对于不同加工任务的高度适应性 的方式加工工件的机器和方法，并且提供一种加工程序、编写这种类 型的加工程序的方法以及用于编写上述类型的加工程序的计算机程序 产品。根据本发明，该目的通过权利要求l、 18、 26、 27和28的主题而 实现。由于通过将加工装置定位到不同的初始位置而根据本发明实现的 调节可能性，所以加工装置的运动适合于在加工工件的过程中出现的 不同的需求，并且由于辅助运动，在加工装置的整个调节区域内大致 同时确保高动态工件加工、例如高动态激光切割。在激光切割机的情 况中，激光切割处理过程中激光切割束的运动或工作区域可借助于不 同的预设初始位置被不同地限定。激光切割束的运动或工作区域的限 定可适于待实现的加工任务，例如非常小的金属片坯件的高动态切出 或相对大的废弃部件的高动态切出。为了实现根据本发明这种类型的方法，尤其为此编写的加工程序(权利要求26)在根据本发明的机器的数字加工控制系统上运行。加 工程序包括多个控制指令，所述控制指令最大程度地使得加工控制系 统产生用于机器的驱动器的调节信号，借助于此，实现机器的被驱动 的部件的运动，所述运动对于预设和加工次序而言是必要的。根据本发明，加工程序包含控制指令，基于所述控制指令，加工 控制系统产生用于加工装置的调节驱动器的调节信号，借助于所述调 节信号，调节驱动器一定程度地被执行，以将加工装置定位到不同的 初始位置。在加工程序内，在实现加工装置的预限定初始位置所需或有利的 加工过程的控制指令之前，设置用于加工装置调节运动到限定的初始 位置的控制指令。根据本发明，在编写加工程序(权利要求27)的过程中，已经考 虑了改变加工装置的初始位置的可能性。用于加工装置到不同初始位 置的调节运动的控制指令是在编写加工程序的过程中被产生的，并且 以相对于其它控制指令正确的次序被设置。为了编写加工程序，计算机辅助编程系统大体上在实际中被使用， 并大致包括计算机程序产品(权利要求28)，其在数据处理系统(例 如，计算机)上运行。根据本发明，编程系统允许使用者限定加工装 置的不同的初始位置，如果这是必要的或有利的，并且支持产生调节 运动到不同的初始位置的控制指令。有利地，不同的初始位置的限定 以及借助于编程系统产生对应的控制指令自动地大致同时实现。根据独立权利要求的本发明的具体实施例在从属权利要求2至17 和19至25中提出。根据权利要求2的结构是特别节约成本的并紧凑构造的。因为调 节驱动器通过辅助驱动器被形成，所以可以节约一个驱动器。在加工装置的调节运动的情况中根据权利要求3和19的本发明的 优选结构中，借助于主驱动器产生工件或加工装置的补偿运动，从而 重新建立对应的调节运动之前加工装置和工件的相对位置。如果在加 工装置的调节运动之前和之后存在加工装置和工件的不同的相对位 置，则在控制用于工件随后加工的运动中必须考虑到这。然而，如果 相对位置被维持或如果相对位置被重新建立，方法次序是更清楚的， 并且它们的控制是大致总体简化的。在高加工速度的情况中，权利要求4和21的特征设置在本发明的 其它结构中。例如，如果加工装置借助于辅助驱动器沿运动轴线(例 如，x轴线或y轴线)移动并且如果工件沿同一方向但沿相反的方向 借助于主驱动器同时移动，则两个不同产生的运动分量被结合以产生 总的运动。因此， 一方面主驱动器以及另一方面辅助驱动器的各个加 速度也可以被结合以产生总的加速度。部分地，所获得的较高的总加 速度允许用较高的加工速度、尤其还沿较小的曲率半径加工工作。根据权利要求5和22，用于主运动和用于辅助运动的运动分量分 配成，利用主运动而移动的加工装置和/或利用辅助运动而移动的工件 的路径跟踪误差借助于加工装置的辅助运动被补偿。例如，在工件沿 具有较小曲率半径的轮廓加工从而保护驱动器时，较重的工件可沿粗 糙的运动路径被加工，而大致较轻的加工装置利用辅助运动准确地遵 循轮廓。在根据权利要求6的本发明的优选结构中，所确保的是，针对加 工装置在调节区域的相对较大部分内的初始位置，可借助于沿任何方 向的辅助运动补偿期望的路径跟踪误差。因此，在非常不同的、也就 是彼此间隔很远的初始位置的情况中，由于保护驱动器，主运动与辅 助运动可被叠加。因此，针对不同加工任务的适应性是特别显著的。在本发明的其它改型中，设置权利要求7的特征，从而实现较高的加工可靠性。因为加工装置从设定初始位置开始仅仅在限定的辅助 运动区域内执行辅助运动，所以必须确保的是仅仅在该限制的区域内， 加工装置并不与其它功能单元碰撞。在根据权利要求8的本发明的优选结构中，加工装置相对于机器 的附加功能单元的不同的位置与加工装置的不同初始位置相连。因此， 一方面，加工装置可被定位在分别对于不同加工任务是有利的不同的 初始位置。另一方面，加工装置的初始位置考虑了其它功能单元。例 如，通过选择合适的初始位置，设置作为附加的功能单元的工件保持 件与处于初始位置的加工装置之间的距离可以被限定成，与工件保持 件紧邻的金属片材的区域可以被加工(最小化死区)。权利要求9涉及本发明的实施例，该实施例区别在于切割束形式 的可灵活使用的加工装置。特别地，激光切割束的使用在实际中证明 是有用的。具有根据权利要求10至13特征的本发明的结构实际上是特别有 利的和相关的。如果工件保持件设置作为附加的功能单元，则正如上所述，加工 装置的合适的初始位置使得减小死区。在切割模具作为附加的功能单元的情况中，改变预设的初始位置 的可能性以及改变加工装置与切割模具的相互位置的相关的可能性可 被利用，以具体地切出较小的金属片坯件，而在已经被切出之后它们 并不掉入切割模具的开口中。为此，加工装置可处于切割模具的边缘 区域中的初始位置。如果加工装置的调节区域的尺寸例如适于切割模具的尺寸从而切 割束在任何初始位置设置在切割模具的开口中，则可以在任何初始位 置确保通过切割模具中的开口高效去除最终的发射物。根据本发明，工件支承件可设置为附加的功能单元。在这种情况 中，通过改变加工装置与工件支承件的相互位置，在加工工件的过程 中由工件支承件支承的工件的各部分可被改变。本发明的坚固的结构在权利要求14中提出，其中，对于加工装置 的运动，其上设置加工装置的加工头可借助于辅助驱动器和/或借助于调节驱动器沿设置在机器上的引导件移动。根据权利要求15和16的本发明的优选结构区别之处在于特别短 的处理时间。用于切出待制造的工件的加工装置的初始位置可被限定 成，从而在己经切出之后工件坯件处于机器内的特定的位置。然后其 可有利地从该位置无附加重新定位地被排出。在不同的运动部件的自动坐标设置的情况中，根据权利要求17的 本发明的另一实施例包括用于控制主驱动器、辅助驱动器和调节驱动 器的数字加工控制系统。根据权利要求20的本发明的实施例从控制工程的角度看是有利 的。由于标准初始位置的限定，在加工装置将被定位到源自标准初始 位置的初始位置时，初始位置仅仅必须被单独地限定。根据权利要求23，加工装置定位到初始位置之一，从而适于加工 工件之后例如排出工件坯件的随后步骤。从控制工程的观点看，在加工装置与工件的相对运动仅仅借助于 工件的主运动而产生从而加工工件时，产生简单的关系，而这在加工 装置定位到初始位置之后完成(权利要求24和25)。特别在加工装置 与预设初始位置无关地可仅仅在调节区域内执行辅助运动时，简单控 制的工件加工过程被确保，因此在调节区域的边缘处的设定初始位置 的情况中，大致仅仅实现从调节区域的边缘远离的辅助运动。辅助运 动的方向限制仅仅利用显著的控制工程代价而实现。如果一一如根据 本发明所设置的那样一一相对运动仅仅借助于主运动也就是没有辅助 运动地被产生，则这种代价并没有。
参照附图借助于实施例以下将详细说明本发明，其中图1示出了具有冲压头和激光切割头的组合的冲压/激光切割机；图2示出了根据图1的组合的冲压/激光切割机的激光切割头，其具有激光切割头的运动单元；图3示出了根据图1的组合的冲压/激光切割机的激光切割模具； 图4示出了利用根据图1的组合的冲压/激光切割机加工工件的过程的各步骤；图5示出了编写用于根据图1的组合的冲压/激光切割机的加工程 序的次序；并且图6示出了编写用于根据图1的组合的冲压/激光切割机的加工程 序的编程系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了组合冲压/激光切割机形式的机器1。两个加工头—— 冲压头4和激光切割头5—一设置在机器1的C形加工框架3的上侧 框架腿2上。激光切割头5是激光切割束6形式的热学切割束的源， 所述激光切割束用作为机器1的加工装置。在待加工的金属片材7的 远离激光切割头5的侧部上，也就是在激光切割头5下方，设置切割 模具，所述切割模具形式为激光切割模具8。该切割模具具有模具开 口 9，在加工的过程中，激光切割束延伸到所述模具开口中。在激光 加工过程中产生的发射物经由模具开口 9借助于抽吸结构(未示出) 被去除。下侧冲压工具10设置在冲压头4下方。金属片坯件是由金属片材7借助于机器1被获得。从金属片材7 切出的金属片坯件可以以各种不同的方式从机器1排出。操作者用手取出它们，或者，它们借助于处理装置(未示出)从 机器1运出，例如借助于抽吸框架。为了取出足够小的金属片坯件， 支承金属片材7的工件支承件11具有多个挡板12、 13、 14。工件支承 件11中的开口可借助于挡板12、 13、 14被打开和关闭。挡板12安置 在激光切割头5下方。挡板12同时用作为用于激光切割模具8的支承 件，从而在挡板12打开或关闭运动的过程中，激光切割模具8与其一 起移动。挡板13、 14设置在下侧冲压工具10和激光切割模具8之前。 在挡板12、 13、 14打开时，金属片坯件可通过开口掉落在安置在工件 支承件11下方的滑坡15上，所述开口可借助于挡板12、 13、 14关闭。另外，将不进一步使用的相对较小的金属片坯件、也就是相对较 小的废弃部件可从机器1通过模具开口 9取出。金属片材7与加工装置尤其是激光切割束6之间的加工工件所需 的相对运动借助于安置在加工框架3的夹具16中的传统的坐标引导件 (co-ordinate guide) 17部分地被产生。金属片材7借助于工具保持件被紧固至坐标引导件17，所述工件保持件被形成为夹持卡爪18。另外， 坐标引导件17具有工具库的工件保持件19。金属片材7可自由地在x/y平面内移动(图1中的坐标轴x、 y)。 坐标引导件17形成主驱动器，用于一方面激光切割束6与另一方面金 属片材7的相对移动。因此，金属片材7可利用借助于坐标引导件17 的主运动而移动。除了由坐标引导件17所产生的金属片材7的主运动，金属片材7 与激光切割束6之间的相对运动可通过激光切割束6的运动而产生。 为此，激光切割头15在机器1的框架腿2上可移动地引导。通过坐标 轴x、 y、 z在图1中示出了激光切割头5相对于金属片材7的可能的 移动。激光切割头5的移动借助于直线驱动器20 (图2)被产生。激光 切割头5相对于托架21借助于z-驱动单元22沿z轴线移动。由于沿 z方向移动激光切割头5的可能性，激光切割头5与金属片材7之间的 距离可改变，从而相对于待加工的金属片材7调节从激光切割头5射 出的激光切割束6的焦点位置。设有激光切割头5的托架21支承在机器框架3的上侧框架腿2上， 从而可沿x方向和y方向这两者移动。x方向垂直于图2中的绘画平 面延伸。为了引导托架21以及安装在其上的激光切割头5以便沿x方 向和y方向移动，以交叉滑块方式形成的引导件23设置在机器上。被 构造为高动态直线驱动器的x-驱动单元24和y-驱动单元25用于在x/y 平面内驱动托架21。激光切割头5在x/y平面内借助于x-驱动单元24和y-驱动单元25 可获得的最大加速度大致大于借助于坐标引导件17可获得的金属片 材7的最大加速度。然而，金属片材7可借助于坐标引导件17在这样 的移动区域内移动，所述移动区域大致大于激光切割头5借助于x-驱 动单元24和y-驱动单元25所移动的区域。在调节区域26内，激光切割束6可借助于x-驱动单元24和y-驱 动单元25被定位在不同的初始位置以便加工工件。因此，x-驱动单元 24和y-驱动单元25用作为调节驱动器。调节区域26对应于图3中由边缘27包围的区域，由虚线表示。 调节区域26完全位于模具开口 9内，并适于其形状和尺寸。调节区域 26的边缘27与模具边缘29间隔，所述模具边缘包围模具开口 9并相 对于水平方向倾斜安全距离28。工件支承件11邻近模具边缘29。
在标准初始位置30，激光切割束6居中安置在模具开口 9内。图 3中的位置31、 32和33所示作为激光切割束的其它初始位置。在初 始位置31、 32、 33，激光切割束6分别位于模具开口 9的凹部34、 35 或36内。在另一初始位置37，激光切割束6处于其调节区域26的边 缘27处的位置。在标准初始位置30与初始位置37之间径向设置的初 始位置38附加地在图3中示出。
在激光切割束6与金属片材7之间设置用于加工工件的相对移动 可沿一个同一平面产生，也就是x/y平面，这是借助于坐标引导件17 以及x-驱动单元24和/或y-驱动单元25这两者实现。借助于x-驱动单 元24和y-驱动单元25，如果必要的话，利用从对应的初始位置设定 开始的辅助运动可移动激光切割束6。因此，x-驱动单元24和y-驱动 单元25不仅用作为调节驱动器还用作为辅助驱动器。
基本上，有利的是形成加工装置，从而可定位在不同的初始位置， 如果主运动和辅助运动可仅仅沿一个共用的运动轴线产生。
在所示的实施例中，通过将由坐标引导件17产生的金属片材7的 主运动与借助于从设定初始位置开始的x-驱动单元24和/或y-驱动单 元25产生的激光切割束6的辅助运动叠加而产生激光切割束6和金属 片材7的相对运动。
从设定初始位置开始，激光切割束6执行辅助运动，其量并不超 过金属片材7的最大出现的路径跟踪误差(path-following error)。以 下将详细说明金属片材7的路径跟踪误差的内容。
激光切割束6的初始位置与辅助运动区域有关，在其中，激光切 割束6按需可借助于x-驱动单元24和/或y-驱动单元25移动，而辅助 运动从设定初始位置开始。
与初始位置30、 31、 32、 33、 38相连的圆形辅助运动区域39、 40、 41、 42、 43在图3中示出。辅助运动区域39、 40、 41、 42、 43的半径对应于金属片材7的最大期望的路径跟踪误差的量。激光切割 束6可基本上仅仅执行调节区域26内的辅助运动。在调节区域26外 侧，将不确保在激光切割过程中产生的发射物的抽吸，并且例如，模 具边缘29将被激光切割束6损坏。
激光切割束6的调节区域26的直径大致对应于最大期望的路径跟 踪误差的八倍。这允许初始位置在较大范围内改变，而并不限制辅助 运动，其中所述辅助运动是需要执行的，从而补偿实际上出现的路径 跟踪误差。
在标准初始位置30，激光切割束6与模具边缘29之间的径向距 离在辅助运动区域39内的所有位置是非常大的。因此，显著避免在从 标准初始位置30开始的激光加工过程中对于模具边缘29的损害或弄 脏。
用于初始位置38的辅助运动区域43紧邻调节区域26的边缘27， 从而激光切割束6可在x/y平面内沿从初始位置38开始的任何方向执 行辅助运动，而具有最大期望的路径跟踪误差的量。仅仅在位于如图 3所示的圆形区域44内的初始位置的情况中，确保的是，具有最大期 望的路径跟踪误差量的辅助运动可沿从设定初始位置开始的任何方向 在x/y平面内实现。初始位置31、 32、 33由于凹部34、 35、 36而是 例外。
如果激光切割束6定位在初始位置31或32，则可以在夹持卡爪 18的附近区域内加工金属板材7的区域，如果激光束6设置在标准初 始位置30，则所述区域不能被加工。夹持卡爪18不能朝向激光切割 模具8比如图3所示进一步移动，而不与模具边缘29抵触。因此，初 始位置31和32区别之处在于最小化死区。
将激光切割束6定位到初始位置31、 32中的其它优点、如激光切 割束6在初始位置33的定位的优点包括，激光切割束6从工件支承件 11的区域到激光切割模具8附近的距离与激光切割束6定位在标准初 始位置30时的对应距离相比较小。在排出已经借助于激光切割束6被 切出的金属片坯件时，这首先是重要的。
如果金属片坯件小到足以使得其可通过模具开口 9掉落、但是将不经由模具开口9像废弃部件那样排出，则必须确保的是，在金属片 坯件最终与金属片材的其余部分分离时，金属片坯件的表面的重心安 置在工件支承件11上方而并不在模具开口 9上方。然而，这仅仅是在 以下情况中是可能的，即在从金属片材与借助于激光切割束6的片材 的其余部分之间的待切穿的最终连接部到金属片材的表面的重心的距 离大于从工件支承件11到激光切割束6的距离。因而，从工件支承件 11到激光切割束6的距离越小，则以金属片坯件并不掉入模具开口 9 中的方式切出金属片坯件越小。
例如，辅助运动区域42内的激光切割束6的所有位置由它们对工 件支承件11的接近度被区别。然而，激光切割束6与工件支承件11 之间的距离显著变化，这是根据激光切割束6在辅助运动区域42内所 釆取的位置，由于激光切割处理过程中的辅助运动。甚至在激光切割 束6为最终单独切除处于具有从工件支承件11最大距离的辅助运动区 域42内的位置时，必须确保，对应的金属片坯件的表面重心位于工件 支承件11上方。
在切割模具8之前、也就是沿从切割模具8开始的挡板14的方向 在最终切割之后位于工件支承件ll上方的金属片坯件可通过以下方式 从机器l运送出，即通过可靠的处理打开挡板12，并取决于金属片坯 件的尺寸，附加地打开挡板14。为此原因，在切出经由挡板12、 14 待排出的较小的部件时，最初位置33是特别有利的。
在预设的初始位置37，激光切割束6与工件支承件11之间的距离 对应于包括安全距离28的模具边缘29的宽度，并因而最小化。因此， 在激光切割束6定位在初始位置37中时，将不掉入模具开口 9中的最 小的金属片坯件可被切出。然而，由于靠近模具边缘29，激光切割束 6的该位置增加了模具边缘29被磨损和弄脏的危险。
此外，在激光切割束6的初始位置37，最大可能的加工速度相对 较低。
例如，从初始位置37开始，激光切割束6可仅仅执行辅助运动， 所述辅助运动是从模具边缘29远离。为了避免控制工程费用，其中所 述费用与在x/y平面内方向限制的这种辅助运动的产生有关，操作机器1的方法被选择成，激光束6与金属片材7之间的、将用于加工工 件的相对运动仅仅借助于坐标引导件17产生。该操作方法的其它优点 包括，在整个切割加工中维持激光切割束6与工件支承件11的非常小 的距离。然而，尤其在具有非常小的弯曲半径的轮廓的情况中，仅仅 通过工件的移动实现的切割速度低于允许以下所述其它操作方法的其 它初始位置。
除了利用仅仅由坐标引导件17产生的相对运动的上述操作方法， 如果必要的话，机器1还可由这样的方法操作，在所述方法中，激光 切割束6与金属片材7的相对运动仅仅借助于x-驱动单元24和/或y-驱动单元25产生。
然而，如果可能的话，所选择的操作机器1的方法是这样的，其 中，在激光切割束6与金属片材7之间的执行用于切割加工的相对运 动通过以下方式产生，即将借助于坐标引导件n产生的主运动与借助 于x-驱动单元24和/或y-驱动单元25产生的辅助运动叠加。在这种操 作方法中，坐标引导件17与x-驱动单元24和/或y-驱动单元25的最 大加速度的总和产生了激光切割束6相对于金属片材7的最大总加速 度。由于较高的总加速度，与其它两种操作方法相比，可获得较大的 加工速度或切割速度。
尤其在工件沿小弯曲半径被加工时，金属片材7借助于坐标引导 件17沿相对粗糙的运动路径移动。为此的原因是，坐标引导件17的 加速并不足以以较高的速度准确地遵循紧密弯曲的加工轮廓。实际上， 出现金属片材7的路径跟踪误差("拖曳误差(dragging error)")。预 设的加工速度越高和/或坐标引导件17的最大加速度越低和用于控制 坐标引导件17的运动的预设放大系数越低，则最后的路径跟踪误差就 越大。放大系数确定控制系统试图补偿期望值例如期望的速度值的偏 差的量。
在金属片材的运动上叠加的激光切割束6的高动态辅助运动使得 可以补偿金属片材7的对应最终路径跟踪误差。
以下参照图4将说明借助于机器1加工工件的方法的各步骤。 如果从标准初始位置30偏离的初始位置对于加工处理是必须的，例如由于从机器1期望的排出金属片坯件，则激光切割束6借助于X-驱动单元24和/或y-驱动单元25被定位到对应的初始位置 (根据图4 的初始位置A)中，其中所述激光切割束通过调节运动在调节区域26 内从标准初始位置30偏离。
同时利用激光切割束6的调节运动，金属片材7借助于坐标引导 件17沿同一方向移动相同的量。激光切割束6与金属片材7的相对位 置因而被维持，尽管激光切割束6调节到不同的初始位置。在这种情 况中，机器1的移动次序更清楚地并更容易地可编程。
有利的是，将金属片材7的补偿运动的速度适应于激光切割束6 的调节运动的速度，从而在激光切割束6的整个调节运动过程中，激 光切割束6与金属片材7的相对位置保持未变。在这种情况中，例如 确保的是，激光切割头5在调节运动的过程中并不与金属片材7的可 能变形冲突。
在激光切割束6的初始位置已经设定之后，金属片材7通过坐标 引导件17被移动，并且，激光切割束6因而相对于金属片材7被定位 到开始位置，其中从所述开始位置在金属片材7中形成切口。
在激光切割束6已经接通之后，通过金属片材7与激光切割束6 的相对运动，金属片材7被切割。该相对运动通过金属片材7的主运 动被产生，其中所述主运动按所需由激光切割束6的辅助运动叠加。 在切割已经完成之后，激光切割束6被断开。然后，在上述类型的其 它次序完成之前，激光切割束移动到另一初始位置(根据图4的初始 位置B)。
在加工工件的过程中，机器1借助于数字加工控制系统45 (图1) 被控制。包含控制指令(command) 46的加工程序47由数字加工控制 系统45运行。加工程序47包括用于金属片材7的加工过程中执行所 有程序所需的多个控制指令46。例如，这些包括用于接通和切断激光 切割束6并用于打开和关闭挡板12、 13、 14的控制指令46。
特别地，控制指令46产生激光切割束6迸入不同的初始位置的调 节运动。这些控制指令46使得数字加工控制系统45产生用于x-驱动 单元24和/或y-驱动单元25的调节信号，借助于所述调节信号，激光切割束6被定位到不同的初始位置中的一个初始位置。另外，加工控 制系统45产生用于坐标引导件17的调节信号，从而实现金属片材7 的上述补偿运动，以便重新建立或保持激光切割束6与金属片材7的 相对位置。例如，设置单个控制指令"移动头(Xl， Yl)"，其借助于 x-驱动单元24和/或y-驱动单元25实现激光切割束6移动到调节区域 26内具有坐标X1和Yl的初始位置。同时，也基于控制指令"移动头 (Xl， Yl)"实现金属片材7的补偿运动。
此外，控制方法46设置用于在操作机器1的不同方法之间改变。 仅仅基于单个控制指令，例如"主模式"，对于激光切割束6与金属片 材7的相对位置而言的所有随后的改变仅仅借助于坐标引导件17实 现，也就是借助于金属片材7的主运动。单个控制指令、例如"主/从 模式"同样被用于针对利用叠加的主运动和辅助运动的操作方法的改 变。其中激光切割束6与金属片材7的相对运动仅仅借助于x-驱动单 元24和/或y-驱动单元25产生的操作方法例如通过单个控制指令"从 模式"实现。
借助于计算机辅助编程系统48编写加工程序47。编程系统48被 形成作为计算机程序产品50，其具有不同的软件模块并且在数字加工 控制系统45或单独的数据处理系统49上操作。计算机程序产品包含 适当设置的编码装置51。例如，编码装置51由这样的指令形成，所 述指令将由数据处理系统49的处理器处理。
图5示出了用于编写加工程序47的过程的各个步骤。在图6中示 出了用于编写加工程序47的编程系统48的结构体系。
通过加工指示被触发，待制造的金属片坯件借助于CAD模块52 被构造成具有部件的期望的几何形状。可选地，来自另一CAD程序的 CAD数据也可被读入。
借助于编程系统48的片材布局模块(sheet layout module) 53，金 属片坯件或其CAD模型定位在金属片材7或其CAD模型上。
接着，切割处理并利用这，例如，在切口被制出时待制出切口的 时间次序或操作方法(例如，仅仅主运动)被确定。另外，确定金属 片坯件或最终废弃部件排出的方式。如果多个排出可能性可用于金属片坯件或最终废弃部件，则编程系统48的使用者必须在各可能性之间 进行选择。总之，切割处理以及排出方法借助于编程系统48的切割处 理与排出模块54被大致自动地限定。为了限定激光切割束6的不同的初始位置，切割处理与排出模块 54具有初始位置限定模块55。基于预定的标准，初始位置限定模块 55确定是否从标准初始位置30离开的激光切割束6的初始位置是必 要的或对于特定的切割处理是有利的，并且如果适用的话，限定待设 定的初始位置。为了简化用于建立初始位置的计算算法，调节区域26的仅仅一些 理论上可行的初始位置通过初始位置限定模块55被检査。这些大致是 图3中所示的初始位置30、 31、 32、 33、 37、 38。然而，待检査的初 始位置的选择可由使用者改变。从标准初始位置30偏离的初始位置可以是必要的，例如当在夹持 卡爪18附近在金属片材7中制造切口时。这首先借助于初始位置限定 模块55检查是否待加工的金属片材可以借助于坐标引导件17移动到 激光切割束6在标准初始位置30处于辅助运动区域39，而夹持卡爪 18并不碰撞激光切割模具8。特别地，为了确保在执行用于补偿主运 动的路径跟踪误差的主运动与辅助运动的叠加的情况中工件的未中断 的加工，检查是否待加工的金属片材的对应区域的每个点可借助于坐 标引导件17没有碰撞地移动到辅助运动区域39中的任何位置。如果 不是这种情况的话，则初始位置限定模块55将初始位置31或初始位 置32限定作为用于该切割加工的初始位置，这取决于处于碰撞危险的 夹持卡爪18安置在激光切割模具8的哪一侧。从标准初始位置30偏离的初始位置频繁地通过初始位置限定模 块55被限定，从而确保排出金属片坯件或废弃部件的特定方法。作为 用于限定初始位置的标准，初始位置限定模块55基本上考虑金属片材 或废弃部件的包络圆或表面的重心的位置。包络圆确定是否金属片材 或废弃部件可通过模具开口 9掉落。如果金属片坯件的包络圆将允许 金属片坯件通过模具开口 9掉落，则初始位置被选择成其中，确保在 金属片坯件已经被完全切出之后，金属片坯件的表面重心安置在工件支承件11上方。如果多个、也就是多个不同的金属片坯件将通过加工金属片材7 被获得，则所有金属片坯件可首先借助于片材布局模块53被定位在金 属片材7上，并且然后切割处理和排出方法可共同地确定用于所有金 属片坯件。基于在金属片坯件的定位过程中和切割处理的限定过程中得到的 评估以及排出方法，控制指令46借助于NC文本产生器56被产生并 以必要的次序储存。NC文本产生器56的控制指令产生器57用于产生 用于调节运动到不同的初始位置的控制指令46。最终的加工程序47可传输至机器1并在加工控制系统45上运行， 以便制造金属片坯件。
权利要求
1.一种用于加工工件尤其是金属片材的机器，包括加工装置(6)以及主驱动器(17)和与其不同的辅助驱动器，所述两个驱动器用于产生所述加工装置(6)与工件(7)之间的相对运动，以便加工所述工件，其中，利用借助于所述主驱动器(17)的主运动，所述加工装置(6)可相对于所述工件(7)移动和/或所述工件(7)可相对于所述加工装置(6)移动，并且，所述加工装置(6)可利用借助于所述辅助驱动器的辅助运动而相对于所述工件(7)移动，其特征在于，所述加工装置(6)设有调节驱动器(24、25)，所述调节驱动器与所述主驱动器(17)不同，并且借助于所述调节驱动器，所述加工装置(6)可定位在调节区域(26)内处于不同的初始位置(30、31、32、33、37、38)，从所述初始位置开始，所述加工装置(6)按需利用借助于所述辅助驱动器的辅助运动而移动。
2. 根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述调节驱动器(24、 25)由所述辅助驱动器形成。
3. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，如果所述调 节驱动器(24、 25)产生所述加工装置(6)在调节区域(26)中的初 始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38)中的一个初始位置的调节运动， 则所述工件或所述加工装置可借助于所述主驱动器(17)移动，从而 所述调节运动之前所述加工装置(6)和所述工件(7)设置的相对位 置被重新建立。
4. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，所述加工装 置(6)与所述工件(7)之间的相对运动设置用于加工所述工件，并 且可通过将所述工件(7)和/或所述加工装置(6)的主运动与从设定 初始位置(30、 31、 32、 33、 38)开始的所述加工装置(6)的辅助运 动叠加而产生。
5. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，利用主运动 移动的所述加工装置(6)和/或利用主运动移动的所述工件(7)的路径跟踪误差可借助于所述加工装置(6)的所述辅助运动被补偿。
6. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，所述加工装 置(6)的所述调节区域(26)大致至少沿一个方向大于利用主运动移 动的所述加工装置(6)和/或利用主运动移动的所述工件(7)的最大 期望的路径跟踪误差，例如，所述调节区域(26)对应于所期望的所 述路径跟踪误差的八倍。
7. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，所述调节区 域(26)内所述加工装置(6)的初始位置(30、 31、 32、 33、 38)与 限定的辅助运动区域(39、 40、 41、 42、 43)相关，在所述限定的辅 助运动区域内，所述加工装置(6)按需利用从所述设定初始位置(30、 31、 32、 33、 38)开始的辅助运动而移动。
8. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，所述加工装 置(6)相对于所述机器的附加的功能单元的不同的位置与所述加工装 置(6)的不同的初始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38)相关，所述加 工装置(6)与所述附加的功能单元的相互的位置与借助于所述加工装 置(6)加工所述工件的过程是相关联的。
9. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，切割束、例 如热学切割束、优选激光切割束设置作为加工装置(6)。
10. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，工件保持 件(18)、例如夹持卡爪设置作为所述机器(1)的附加的功能单元。
11. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，设置作为 加工装置(6)的切割束与切割模具(8)相关，所述切割模具作为所 述机器(1)的附加的功能单元设置在待加工的所述工件(7)的远离 所述切割束的源那侧上，并具有模具开口 (9)，在所述工件的加工过 程中所述切割束延伸到所述模具开口中。
12. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，所述加工 装置(6)的所述调节区域(26)的尺寸适合于所述机器(1)的功能单元的尺寸、例如适合于切割模具(8)的尺寸。
13. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，工件支承 件(11)设置作为附加的功能单元，并靠近所述切割模具(8)。
14. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，为了实现 所述加工装置(6)的运动，将所述加工装置(6)设置在其上的加工 头(5)可沿设置在所述机器上的引导件(23)借助于所述辅助驱动器 和/或所述调节驱动器(24、 25)移动。
15. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，工件坯件 可借助于所述加工装置(6)从所述工件(7)获得，并且，所述加工 装置的设定初始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38)与所述机器(1)内 的工件坯件的具体位置相关。
16. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，从所述工 件(7)获得的工件坯件可以以根据其在所述机器(1)内的位置的不 同的方式从所述机器(1)排出。
17. 根据前述权利要求任一所述的机器，其特征在于，数字加工 控制系统(45)设置用于控制所述主驱动器(17)、所述辅助驱动器和 所述调节驱动器(24、 25)。
18. —种借助于加工装置(6)加工工件、尤其是金属片材的方法， 其中，为了加工工件，利用借助于主驱动器(17)的主运动，所述加 工装置(6)相对于工件(7)移动和/或所述工件(7)相对于所述加 工装置(6)移动，并且如果必要的话，所述加工装置(6)利用借助 于辅助驱动器的辅助运动相对于所述工件(7)移动，其特征在于，所 述加工装置(6)借助于与所述主驱动器(17)不同的调节驱动器(24、 25)被定位在调节区域(26)内处于不同的初始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38)，其中从所述初始位置开始，所述加工装置(6)按需利 用辅助运动而移动。
19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，如果所述调节驱动器(24、 25)产生所述加工装置(6)到其调节区域(26)内的一个 所述初始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38)的调节运动，则所述工件 (7)和/或所述加工装置(6)借助于所述主驱动器(17)而移动，从 而在所述调节运动之前所述加工装置(6)与所述工件(7)设置的相 对位置被重新建立。
20. 根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述加工 装置(6)的一个所述初始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38)被限定作 为标准初始位置(30)。
21. 根据权利要求18至20任一所述的方法，其特征在于，所述 工件(7)和/或所述加工装置(6)的主运动与从设定初始位置(30、 31、 32、 33、 38)开始的所述加工装置(6)的辅助运动彼此叠加。
22. 根据权利要求18至21任一所述的方法，其特征在于，从设 定初始位置(30、 31、 32、 33、 38)开始，所述加工装置(6)利用辅 助运动而移动，其中借助于所述辅助运动，利用主运动而移动的所述 加工装置(6)和/或利用主运动而移动的所述工件(7)的路径跟踪误 差被补偿。
23. 根据权利要求18至22任一所述的方法，其特征在于，所述 加工装置(6)被定位在一个所述初始位置(30、 31、 32、 33、 37、 38) 中，从而适于随后的步骤，所述随后的步骤在加工所述工件之后例如 排出工件坯件。
24. 根据权利要求18至23任一所述的方法，其特征在于，所述 加工装置(6)定位到初始位置(37)中，并且，用于随后加工所述工 件的所述加工装置(6)与所述工件(7)的相对运动仅仅借助于所述 工件(7)的主运动而产生。
25. 根据权利要求18至24任一所述的方法，其特征在于，所述 加工装置(6)定位到其调节区域(26)的边缘处的初始位置(37)， 并且，用于随后加工所述工件的所述加工装置(6)与所述工件(7)的相对运动仅仅借助于所述工件(7)的主运动而产生。
26. —种用于操作根据权利要求17的机器的加工程序，其特征在 于，所述加工程序(47)包含用于所述主驱动器(17)、所述辅助驱动 器和所述调节驱动器(24、 25)的控制指令(46)，在所述加工程序(47) 在数字加工控制系统(45)上运行时，所述控制指令(46)执行根据 权利要求18至25任一所述的方法。
27. —种编写根据权利要求26的加工程序的方法，其特征在于， 所述控制指令(46)产生用于所述主驱动器(17)、所述辅助驱动器(24、 25)和所述调节驱动器(24、 25)，在所述加工程序(47)在数字加工 控制系统(45)上运行时，所述控制指令(46)执行根据权利要求18 至25任一所述的方法。
28. —种计算机程序产品，包含编码装置(51)，在所述计算机程 序产品(50)在数据处理系统(49)上操作时，所述编码装置适于执 行编写根据权利要求27的加工程序(47)的方法的所有步骤。
全文摘要
一种用于加工工件(7)、尤其是金属片材的机器(1)，包括加工装置(6)、主驱动器(17)以及与其不同的辅助驱动器。这两个驱动器用于产生加工装置(6)与工件(7)之间的相对运动以便加工工件，加工装置(6)可相对于工件(7)移动和/或工件(7)利用借助于主驱动器(17)的主运动而相对于加工装置(6)移动，并且加工装置(6)利用借助于辅助驱动器的辅助运动而相对于工件(7)移动。设置高度适用于不同加工任务的机器(1)，如果对于加工装置(6)，设置调节驱动器，所述调节驱动器与主驱动器不同，借助于调节驱动器，加工装置(6)可定位到调节区域内处于不同的初始位置，从所述初始位置开始，加工装置(6)按需利用借助于辅助驱动器的辅助运动而移动。加工工件(7)的方法包括对应的方法步骤。
文档编号B23Q5/00GK101332567SQ20081012953
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月30日 优先权日2007年6月30日
发明者F·施毛德 申请人:通快机床两合公司