用于控制激光切割设备的方法和nc零件程序的制作方法

专利名称：用于控制激光切割设备的方法和nc零件程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制激光切割设备借助激光束从一个管切割多个管零件的 方法，一种用于控制激光切割设备借助激光束从一个管切割一个管零件的NC零件程序，以 及相应的计算机程序产品。在本申请范围内管被理解为一种长形物体，其长度通常明显大于其横截面并且该 物体由基本上非柔性的材料制成。管可以具有任意的、开口的或者封闭的横截面形式，其 中，圆形管和矩形管是最常用的管。通过激光切割用管制成的管状构件在本申请范围内被 称为管零件。
背景技术：
图1示出一种作为“TruLaser Tube”已知的加工设备1，用于激光切割管2，该加 工设备被称为激光切割设备并且用于加工具有任意横截面形式的管。该示出的激光切割设 备1包括用于从侧面对激光切割设备1供给待切割管2的供给装置3、用于从管2激光切割 管零件的加工装置4和用于从激光切割设备1卸下被切断的管零件的卸料装置5。激光切 割设备1的所有主要功能借助数控装置6控制。供给装置3包括用作工件运动装置的转动和进给装置7以及具有导轨9的床身8 和穿透装置10。该转动和进给装置7可马被达驱动沿进给方向11在导轨9上移动。该转 动和进给装置7在朝向待供给的管2的一侧具有夹紧装置12，该夹紧装置在双箭头13的方 向上受控制地可转动并且从外部包围且位置固定地夹持所供给的管2。该供给的管2被集 成在床身8中的工件支承装置14支承。在加工装置4的区域中，该管2通过穿透装置10 导向。穿透装置10这样设计，使得夹入的管2在进给方向11上被导向但不是位置固定地 被夹持。该管2在穿透装置10中绕转动轴线13可转动。该加工装置4包括用于产生激光束16的激光束源15、加工头17和用于将激光束 16从激光束源15导向到加工头17的光束导向装置18。该激光束16从加工头17中射出 并且聚焦在夹紧的管2的外圆周面上。在穿透装置10的背离床身8的一侧设有卸料装置 5，该卸料装置将从管2切割的管零件以及剩余管从激光切割设备1中导出。为了提高激光切割设备1的生产率，在图1中示出的激光切割设备1具有作为自 动化部件的装料装置19，借助该装料装置将管2自动输送到传送位置并且传送给激光切割 设备1的供给装置3。由激光切割设备1和装料装置19组成的机器组件被称作为加工单元 20 (Flexible Manufacturing Cell，柔性加工单元，缩写 FMC)。当通过装料装置19供给的管2被安置到传送位置中时，转动和进给装置7起先位 于远离加工头的初始位置。为了管加工，转动和进给装置7从其具有打开的夹紧装置12的 位置向所供给的管2的方向移动这样远，直到管2的背离加工头17的端部到达夹紧装置12 内部。夹紧装置12被闭合并且由此管2被位置固定地夹持在转动和进给装置7上。该转 动和进给装置7和管2 —起向加工头17方向运动。在此，首先管2以其朝向加工头17的 端部进入到穿透装置10中并且在进给方向11上穿过穿透装置10运动，其中，管2在穿透
4装置10中可绕转动轴线13转动。管2通过转动和进给装置7在进给方向11上相对于加 工头17的移动运动调整到希望的加工位置。加工设备的控制借助数控进行，这些数控也被称为NC控制，其中NC为英语概念 "Numerical Control”的缩写。从1970年代初期开始硬连线的NC控制被计算机控制的NC 控制替代，计算机控制的NC控制被称为CNC控制(Computerized Numerical Control，计 算机数控)。现代NC控制仅基于微处理器技术，使得NC控制和CNC控制的概念实际上同 义地使用。微处理器技术NC控制的主要优点在于，统一的并且大量存在的硬件部件通过执 行不同的软件组件能够适配于特殊的加工设备和制造任务。现代NC控制的现状例如在由 Springer出版社出版的、Manfred Week所著的教科书《机床制造系统》第四册《机器和设备 的自动化》中描述。NC控制一般分为三个控制单元· MMC控制单元(Man-Machine-Communication，人机交流)作为数据输入和可视 化单元 适配控制单元作为中央控制单元，该控制单元也被称为SPS或者PLC，其中， SPS为概念存储器可编程的控制的缩写，该概念在英语中被称为Programmable Logic Controller (可编程逻辑控制器)，缩写PLC· NC控制单元通过MMC控制单元输入的数据或者控制命令在NC控制单元中被编码并且按照几 何数据、工艺数据和转换功能分开地被进一步加工。几何数据例如包括关于要移动的刀具 和工件路径(加工头运动和管运动)的位移信息，而工艺数据例如包括加工参数，如进给 速度和激光束功率。转换命令例如控制刀具更换、零件供料(管装料)和零件取出(管卸 料)。转换命令被传输到SPS控制单元，其中，该SPS控制单元与来自加工设备的反馈连接 并且根据步进式执行的控制程序变换成用于要转换的机组的控制命令。几何和工艺数据根 据NC控制单元的调用产生加工设备的相应轴向运动命令。为了可视化，NC和SPS控制单 元将当前机器状态传输给MMC控制单元。三个控制单元MMC控制单元、SPS控制单元和NC控制单元早先由于有限的处理器 能力而被作为分开的处理器(多处理器技术)实现。现代处理器可以有如此性能，以致即 使一个单个处理器(所谓单处理器技术)也可以提供所需要的能力。对于具有单处理器技 术的NC控制，只在软件层次上将MMC控制单元、SPS控制单元和NC控制单元分开。为了控制加工设备，NC控制需要一个合适的控制程序，该控制程序也被称为NC程 序。每个给加工设备的指令(按DIN码编码)以所谓功能的形式表达。每个加工方法所需 要的基本功能在国际规则中特别是在DIN标准66025中被明确描述。属于基本功能的有到 指定位置的移动信息、描述零件轮廓曲线(板件、管件)的几何信息以及用于制造轮廓(例 如激光切割)的工艺信息。除了在DIN码中定义的基本功能，机器制造商为其加工设备开 发了专用NC功能和对应的加工方法。例如在激光切割管时对于不同的壁厚需要不同的切 入法，这些切入法可以分别通过各自的NC功能调用。为了自动制定NC程序，机器制造商和软件公司开发了所谓编程系统。编程系统了 解基本的和专用的NC功能并且知道需要哪些工艺数据以及哪些规则适用于加工。由此可 以自动地定义加工并且生成NC程序。专用的NC功能被存储在机器制造商的编程系统中并且被制成文件，使得程序员可以使用NC功能而不必了解其DIN码。现在程序员自身不需要 传统的编程知识，他的专业知识在于寻找最优的加工参数和加工策略。图2示出图1的激光切割设备1的数字式控制装置6，该控制装置包括用于控制激 光切割设备1和加工单元20的全部硬件元件和软件元件。控制装置6在硬件方面包括MMC控制单元30以及用于手动操作激光切割设备 1和加工单元20的机器控制板35和具有集成的NC控制单元37和SPS控制单元38的 NCU (Numerical Control Unit，数控单元)组件36，控制单元30具有例如构造为工业PC的 控制计算机31和操作装置32，该作装置32具有作为显示单元的屏幕33和作为输入单元的 键盘34。控制装置6的所有硬件元件通过(没有示出的)总线系统相互连接，其它控制元 件可以连接在该总线系统上。MMC控制单元30以及具有NC控制单元和SPS控制单元37， 38的NCU组件36在实施例中构造为两个分开的元件。替换地，MMC控制单元、NC控制单元 和SPS控制单元30，37，38可以构造为三个分开的部件或者以单处理器技术构造为一个整 体处理器。控制计算机31和NCU组件36可以安置在从属于该激光切割设备1 (没有示出 的)开关柜中。控制装置6在软件方面包括用于控制自动化部件(装料装置19)的操作元件以及 用于任务管理、刀具管理和托板管理的软件模块，这些软件模块被组合为用于加工单元的 操作软件39 (加工单元操作软件、FMC软件)。在控制计算机31上除了用于加工单元的FMC 软件39外还安装了用于激光切割设备的操作软件40 (机器操作软件、MMC软件)、用于管理 NC程序的程序管理器41以及必要时的其它应用例如编程系统42。为了能够在编程系统中调整用于待切割的管零件的、被称为NC零件程序的NC程 序，程序员需要管零件的结构设计图，该结构设计图被载入到编程系统中。该管零件的结构 设计借助设计系统43 (CAD系统)或者组合的设计编程系统44(CAD/CAM系统)实现，其中 缩写CAD和CAM代表计算机辅助设计和计算机辅助制造。完成的结构设计图被保存在为此 设置在网络45中的公共CAD数据存储器46中，在需要时程序员可以访问该CAD数据存储
ο用于激光切割管零件的NC零件程序可以以两个不同的方式制定。在第一种情况 下NC零件程序在工作准备中借助编程系统制定并且传输到控制装置6上。已经读入的NC 零件程序可以通过操作装置32事后修改或改正。在第二种情况下机器操作者手动地在MMC 控制单元30的操作装置32上制定NC零件程序。在图2示出的实施例中除了控制计算机 31上的编程系统42外在网络45中安装了另外的编程系统，呈组合设计编程系统44(CAD/ CAM系统)和纯编程系统47 (CAM系统)的形在。控制计算机31和编程系统42，44，47与 CAM数据存储器48连接，编程员和机器操作者可以在该CAM数据存储器上读取。编程员将 完成的NC零件程序保存在CAM数据存储器48中。机器操作者可以访问CAM数据存储器48 并且将NC零件程序从CAM数据存储器48输入到控制计算机31的程序管理器41中。NC零 件程序到程序管理器41中的数据传输也可以通过存储介质例如CD-ROM或者USB存储器进 行，使得没有保存在CAM数据存储器48中的NC零件程序也可以输入到程序管理器41中。为了在激光切割设备1上制造管零件，机器操作者在FMC软件39中制定在图1中 示意地表示的任务表49，在该任务表中对于每个管零件施加一个零件任务49a，49b，在该 零件任务中除了对应的NC零件程序的程序名还外说明了管零件的件数。在施加时将状态”
6闭锁”或者“释放”分配给零件任务49a，49b。在激光切割设备1上只加工被释放的零件任 务，即具有“释放”状态的零件任务。闭锁的零件任务，即具有“闭锁”状态的零件程序不能 被加工并且因此在自动布设管时不被考虑。当释放的零件任务在激光切割设备1上被加工 时，FMC软件39在任务表49中示出“激活”状态。已正常加工的零件任务在任务表中具有 “结束”状态。为了管零件在管2上柔性地布设，在用于待切割管零件的NC零件程序中既没有定 义激光切割机器1用管2装料也没有定义剩余管的卸料。该NC零件程序定义该管零件通 过激光切割加工并且切割的管零件从激光切割设备1送出，相反，激光切割设备1以管2装 料和剩余管从激光切割设备1卸料通过存储在装料程序和卸料程序中的NC功能控制。这些定义管零件的激光切割的“切割”被划分为用于切割管零件的始端几何形状 的始端分离切割、用于切割终端几何形状的终端分离切割以及必要时的用于在管零件上切 割轮廓的轮廓切割。当一个管零件的始端分离切割同时是前一管零件的终端分离切割时， 在管零件之间存在公共分离切割(GTS)。已知的激光切割设备1和对应的编程系统“TruToPs Tube”区分用于激光切割管 零件的四种NC程序无公共分离切割的加工程序(标准程序)、具有公共分离切割的加工 程序(GTS程序)、修边程序和下料程序。标准程序包括管零件的始端分离切割、轮廓切割和 终端切割。当相邻的待切割管零件具有公共的分离切割时，应用NC程序“GTS程序”和“修 边程序”。在此修边程序实施管零件的始端分离切割并且GTS程序实施管零件的轮廓切割 和终端切割。为了减少加工费用并节省材料，采用具有公共分离切割的加工。下料程序用 于实施最后的管零件的始端分离切割和轮廓切割。图3a示出管零件50连同作为始端几何形状50a的90°几何形状、作为终端几何 形状50b的90°几何形状和设置在管零件50上的轮廓50c。图3b示出具有四个相同的管 零件50的管2的布设，它们相继地作为第一、第二、第三和第四管零件51，52，53，54设置在 管2上并且具有始端几何形状51a-54a、轮廓51c_54c和终端几何形状51b_54b。为了制造 四个相同的管零件51，52，53，54，该已知的激光切割设备1需要三个NC程序，即修边程序、 GTS程序和下料程序。修边程序执行第一管零件51的始端几何形状51a的始端分离切割 并且GTS程序执行第一管零件51的轮廓51c的轮廓切割和终端几何形状51b的终端切割。 GTS程序被第二次和第三次执行并且产生第二和第三管零件52，53的轮廓52，53c的轮廓切 割和终端几何形状52b，53b的终端切割。第四并且最后的管零件54以下料程序制造，该下 料程序执行该最后的管零件54的始端几何形状54a的始端分离切割和轮廓54c的轮廓切 割。因为在第一和第二管零件51，52之间以及在第二和第三管零件52，53之间可实现公共 分离切割，所以不需要用于第二和第三管零件52，53的单独的始端切割。因为管长度通常 不是精切已知的，所以在管2的始端切下一个条55，以便产生定义的零点。对于第四管零 件54要考虑，管2在死区56中不能通过激光切割加工，在该死区中激光切割设备1的夹紧 装置12夹紧管2。因为在夹紧装置12的死区56中不可以通过激光束进行终端分离切割， 所以，只要管端部57的几何形状等同于第四管零件54的终端几何形状54b，管端部57就 被定义为第四管零件54的终端几何形状54b并且该始端分离切割确定第四管零件54的始 端。剩余材料58在第三和第四管零件53，54之间产生。对于管端部57不等同于第四管零 件54的终端几何形状54b的情况，夹持装置12的死区56中的管2不能被使用并且因此不能制造第四管零件54。对于第一管零件51的始端几何形状51a为90°几何形状并且管始 端59相当于第一管零件51的始端几何形状51a的情况，可以取消修边程序。

发明内容
相反，本发明的任务在于，如下扩展用于控制激光切割设备的方法减少为了从管 上切割多个管零件所需的、用于待切割管零件的不同NC程序的数量。根据本发明，该任务由此解决对于待切割管零件中的每一个，制订一个具有用于 切割始端几何形状的始端分离切割和用于切割对应管零件的终端几何形状的终端分离切 割的NC零件程序，基于该NC零件程序进行待切割管零件的加工，其中，当存在确定的加工 边缘条件时，至少对于一个要切割的管零件，撤销在对应的NC零件程序中编程的始端分离 切割或者终端分离切割，因此在加工时不实施。优选对于要切割的管零件中的一个或者多 个，在对应的NC零件程序中也编程轮廓切割，其中，该轮廓切割在存在确定的加工边缘条 件时被撤销并且因此在加工时不被实施。根据本发明的NC零件程序替代已知激光切割设备1的NC程序“标准程序”、“修 边程序”、“GTS程序”和“下料程序”。根据本发明，一个管的所有相同管零件用唯一一个NC 零件程序加工，与管零件在管上的位置无关，即，不取决于涉及管上的第一管零件、最后管 零件还是中间管零件。在这样的加工边缘条件下对于两个相邻的待切割管零件，第一管零件的终端几 何形状和第二管零件的始端几何形状是相同的并且允许激光束在第一管零件的终端几何 形状上和第二管零件的始端几何形状上切入，有利地或者将第一管零件的编程的终端分离 切割、或者将第二管零件的编程的始端分离切割在第一或者第二管零件的NC零件程序中 撤销并且因此在加工时不实施。对于布置在激光切割设备的死区中的待切割管零件，有利地在这样的加工边缘条 件下该管零件的终端几何形状相当于管端部的几何形状并且布置在管端部上，将该管零 件的NC零件程序中该管零件的编程的终端分离切割撤销并且因此在加工时不实施。对于布置在激光切割设备的死区中的待切割管零件，有利地在这样加工边缘条件 下在该管零件的始端几何形状与前一管零件的终端几何形状之间存在一个间隙，将该管 零件的NC零件程序中的始端分离切割激活并且因此在加工时实施。对于第一待切割管零件有利地在这样的加工边缘条件下，S卩，管始端的几何形状 与该第一管零件的始端几何形状相同，将该第一管零件的NC零件程序中该第一管零件的 编程的始端分离切割撤销并且因此在加工时不实施。本发明也涉及一种用于借助激光束从管切割管零件的控制激光切割设备的NC零 件程序，其中，在该NC零件程序中编程用于切割始端几何形状的始端分离切割和用于切割 管零件的终端几何形状的终端分离切割，并且，根据本发明，该管零件的始端分离切割和终 端分离切割在NC零件程序中可撤销。优选在NC零件程序中也编程一可撤销的轮廓切割。始端分离切割、轮廓切割和终端分离切割优选作为单独的子程序编程，这些零件 程序有利地可从数据库中选择。特别优选在管零件的NC零件程序中定义管零件特性“对相同的管零件可GTS”、 “对不同的管零件可GTS”、“可下料切割”、“可转动量A错位”、“可移动量A错位”以及“可翻转”中的一个或者多个。管零件特性“对相同的管零件可GTS”这样定义，即，可以在该管零 件的始端几何形状和终端几何形状上进行激光束的切入，该管零件可以移动量X错位，并 且，该管零件的始端和终端几何形状是相同的。管零件特性“对不同的管零件可GTS”这样 定义，即，在该管零件的始端几何形状和终端几何形状上可以进行激光束切入，该管零件可 移动量X错位。管零件特性“可下料切割”这样定义，即，在夹持装置的死区中不进行轮廓 切割并且该管零件的终端几何形状与管端部、特别是与90°的几何形状一致。本发明也在用于实施上面所述的、用于控制激光切割设备的方法的计算机程序产 品中实现。本发明其它的优点从权利要求、说明书和附图中得出。上面提到的以及还要进一 步描述的特征也可以单独地或者多个任意组合地应用。所示出和描述的实施例不应理解为 穷举，而是具有用于描述本发明的示范性。


附图示出图1已知的用于切割管的激光切割设备；图2图1中示出的已知的激光切割设备的数字式控制装置；图3a，b管零件和具有所有切割的管，这些切割是借助已知的NC程序从一个管切 割四个相同的管零件所需的；图4a_e两个不同的管零件以及管零件的非拼插的和拼插的布置，以便解释程序 员在制订根据本发明的NC零件程序时所定义的管零件特性；图5以流程图的形式示出用于优化具有多个待切割管零件的管的布设的方法的 各个步骤；图6a，b以流程图的形式示出根据本发明的用于控制激光切割设备的方法的第一 实施方式的各个步骤；和图7以流程图的形式示出根据本发明的用于控制激光切割设备的方法的第二 实施例的各个步骤。
具体实施例方式在制订根据本发明的、用于待切割管零件的NC零件程序时，程序员定义管零件特 性，这些管零件特性说明管零件的始端分离切割和/或终端分离切割是否可以被撤销。属 于管零件特性的有“与相同的管零件可GTS”、“与不同的管零件可GTS”、“可下料切割的”、 “可转动量A错位”、“可移动量X错位”以及“可翻转或者可镜像”，在此GTS代表概念“公共
(gemeinsamer Trennschnitt)的缩写。如果在一个管零件的始端几何形状和终端几何形状上允许激光切入，允许管零件 相应地移动并且该管零件的始端几何形状与终端几何形状一致，则该管零件是与相同的管 零件可GTS的。如果在一个管零件的始端几何形状和终端几何形状上允许激光切入并且 允许管零件相应地移动，则该管零件是对一不同管零件可GTS的。但只有当此外管零件的 始端几何形状与前面的管零件的终端几何形状一致时，分离切割才可被实施为公共分离切 割。因为在制订NC零件程序时还未知待切割管零件在管上的顺序，所以在以后才能决定，分离切割实施为公共分离切割并且撤销一个管零件的始端切割。如果在夹紧装置12的死 区56中不进行轮廓切割并且管零件的终端几何形状是90°几何形状并且与管端部一致， 则该管零件是可下料切割。管2在加工时通过夹紧装置12夹紧并且在夹紧装置12包围管 2的区域中不能被激光束16加工。该死区56是机器的特有参数，该参数可以以在加工设备 与加工设备之间不相同。图4a示出第一和第二管零件60，61连同它们的始端几何形状和终端几何形状。第 一管零件60具有作为始端几何形状62的90°分离切割和作为终端几何形状63的45°分 离切割，而第二管零件61具有作为始端几何形状64的45°分离切割和作为终端几何形状 65的60°分离切割。因为这两个管零件60、61的终端几何形状63、65是不同于90°的倾 斜切割，所以两个管零件60、61不是“可下料切割的”。为了使一个管零件是可以下料切割 的，该管零件的终端几何形状必须相应于管端部，该管端部是90°几何形状。以图4a中的两个管零件60、61为例解释其它管零件特性“可转动量A错位”、“可 移动量X错位”和“可翻转”管零件特性“可转动量A错位”和“可移动量X错位”说明，在拼插时管零件是否 能够绕转动轴线13转动(A错位)和在进给方向上11上移动(X错位)以及转动和移动多 远。可转动性例如对于在纵向方向上具有焊缝的管是有意义的。如果纵缝在所有已切割的 管零件上应当具有相同的定向，这些管零件在管布放时不允许相对扭转并且这些管零件不 是可转动的。圆管由于圆柱对称性而可绕管轴线或者转动轴线13转动任意角度，而矩形管 可转动180°的整数倍。具有正方形横截面的管是矩形管的一种特殊情况并且可转动90° 的整数倍。可移动例如对于这样的管零件是有意义的，这些管零件在始端几何形状和终端 几何形状的区域内对表面质量有高要求。通过激光束在始端几何形状和终端几何形状上切 入，该激光束16的一部分射到管上，例如到对面的管内侧上，在那里可以导致管零件变色。 如果不希望管零件在始端和终端几何形状区域中变色，则该管零件不允许移动或者仅允许 在有限范围内移动。当管零件的质量不应受到在激光束16切入时产生的熔化飞溅物影响 时也是这种情况。管零件特性“可翻转”说明，管零件是否可以水平翻转。如果管零件可翻转、可转 动和可最大地移动，对于与相同管零件不可GTS的管零件，仍然可撤销一个相同管零件的 始端分离切割。图4b示出两个相同管零件60的两种布置66a，66b，这两个管零件前后相继地布 置为一个前面的管零件60a和一个后面的管零件60b。两个管零件60a，60b不能通过转动 和移动相互拼插。通过后面的管零件60b水平翻转，后面的管零件60b绕转动轴线13转动 180°并且接着在进给方向11上移动量A错位，可以使后面的管零件60b与前面的管零件 60a拼插。翻转后的后面的管零件用60b*标记。因为前面的管零件60a的终端几何形状 63a与水平翻转的后面的管零件60b*的始端几何形状63b是相同的，前面的管零件60a的 终端分离切割可以实施为两个管零件60a，60b的公共分离切割，使得后面的管零件60b*的 始端分离切割被撤销并且不被实施。图4c示出两个相同的管零件61的三种布置67a，67b，67c，这两个管零件前后相继 地布置为前面的管零件61a和后面的管零件61b。在此，第一布置67a示出呈不套形式的管 零件61a，61b，而布置67b，67c的管零件相互连接。在第二布置67b中后面的管零件61b移动了 Xbb错位。在第三布置67c中后面的管零件61b水平翻转(61b*)，绕转动轴线13转动 180°并且接者移动了 Xbb错位。第二和第三布置67b，67c的所布放的管长度一致。具有水 平翻转的管零件61b*的第三布置67c的优点在于，后面的管零件61b*的始端分离切割被撤 销并且因此不必实施。图4d，e示出图4a的较长的管零件60和较短的管零件61，它们以非拼插的布置 68a, 69a和拼插的布置68b，69b示出。图4d示出较短的管零件61，该较短的管零件布置在 较长的管零件60后面。该后面的较短的管零件61可以移动Xab错位而与前面的较长的管 零件60拼插，使得后面的管零件61的布放管长度减少Xab错位。如果管零件60、61可最大 移动，可撤销后面的管零件61的始端分离切割，因为前面的管零件61的终端几何形状和后 面的管零件61的始端几何形状64 —致。图4e示出较长的管零件60，该较长的管零件布 置在较短的管零件61后面。通过转动和移动，这两个管零件61、60可以不相互拼插。只有 当后面的较长的管零件60水平翻转(60*)时，两个管零件61，60*才能拼插。通过绕转动轴 线13转动180°并且在进给方向11上移动量Xba错位，后面的管零件60*的布放的管零件 长度减少了 Xba错位。因为前面的管零件61的终端几何形状63和后面的管零件60*的始 端几何形状64不一致，后面的管零件60*的始端分离切割不能撤销，而是保持在“有效”状 态并且被实施。图5以呈流程图形式示出用于布设具有多个待切割管零件的管的优化方法的各 个方法步骤Sl至S13。该优化方法包括具有步骤Sl至S5的第一方法段、管的长度测量(步 骤S6和S7)以及具有步骤S8至S13的第二方法段。在第一步骤Sl中，在FMC软件39的任务表49中施加并且释放用于待切割管零件 的零件任务49a，49b。在第二步骤S2中检查，是否实施了该管零件与任务表的具有”释放” 状态的不同管零件以及与相同管零件的拼插并且已经存在拼插结果。在插时两个管拼计算 一个管零件相对于另一管零件的可能的扭转(A错位)和/或移动(X错位)。程序员在制 订NC零件程序时通过特性“可转动量A错位”和“可移动量X错位”来确定管零件是否可转 动和/或移动并且转动和/或移动多少。拼插基于具有始端和终端几何形状的三维管零件 在两维平面中的展开。如果步骤S2的检查结果是负(N)并且管零件的拼插没有实施或者 没有完全实施，那么在第三步骤S3中计算管零件与相同管零件以及与任务表的所有被释 放的管零件的拼插，计算出的拼插结果(X错位和A错位)在在第四步骤S4中被存储。步 骤S3和S4被称为准备计算。或者在步骤S4之后，或者在步骤S2的检查结果为正(J)时， 在第五步骤S5中检查，是否对所有要加工的管零件施加和释放了零件任务。如果步骤S5 检查的结果是负(N)，以Sl继续进行第一方法段并且对一管零件释放或者施加另一零件任 务。如果步骤S5的检查结果是正(J)并且对所有待切割管零件在任务表中施加和释放一 零件任务，结束该优化方法的第一方法段。在第六步骤S6中进行管的长度测量并且在第七步骤S7中将管长度的测量值从测 量装置传输到激光切割设备1的控制装置6上。在控制装置6在步骤S7中得到了管长度的 测量值之后，本发明方法的第二方法段开始。在第八步骤S8中确定第一管布设方案，对于 管布设方案，计算管零件长度的总和(管零件总和)并且借助第一方法段的准备计算(步 骤S3和S4)的拼插结果计算出布设的管长度。第一管布设方案与管零件总和以及在第九 步骤S9中布设的管长度一起被存储为“最佳管布设”。在第十步骤SlO中检查，是否管布设方案的计算已中断或者结束。如果步骤SlO的检查结果是正(J)并且管布设方案的计算结 束，则该优化方法结束，在步骤S9中作为“最佳管布设”存储的管布设方案是该优化方法的 结果。如果步骤SlO的检查结果是负(N)并且继续进行其它管布设方案的计算，则在第十一 步骤Sll中确定另一管布设方案，对于该管布设方案，计算管零件总和以及布设的管长度。 该另一管布设方案的管零件总和在第十二步骤S12中与在第九步骤S9中存储的“最佳管布 设”的管零件总和相比较。如果步骤S12的比较的结果是较小(N)，即该另一管布设方案的 管零件总和比“最佳管布设”的管零件总和小，则将在步骤Sll中计算的管布设方案放弃并 且以步骤SlO继续进行本发明方法。如果相反，步骤S12的比较结果是较大(J)，即该另一 管布设方案的管零件总和比“最佳管布设”的管零件总和大，那么以步骤S9继续进行本发 明方法并且现在将该另一管布设方案连同管零件总和以及布设的管长度一起作为“最佳管 布设”存储。如果步骤S12比较的结果是相等(G)，即该另一管布设方案的管零件总和相当 于“最佳管布设”的管零件总和，那么在步骤Sll中将计算的布设管长度在第十三步骤S13 中与“最佳管布设”的布设管长度比较。如果步骤S13比较的结果是较大或相等(N)，那么将 在步骤Sll中确定的管布设方案放弃并且以步骤SlO继续进行本发明方法。如果步骤S13 比较的结果是较小(J)，那么以步骤S9继续进行该方法并且将该另一管布设方案连同管零 件总和以及布设管长度作为“最佳管布设”存储。该“最佳管布设”例如相对于所有其它计 算出的管布设方案的优点在于，管零件总和最大并且在管零件总和相同的情况下布设的管 长度最小。为了限制用于准备计算的时间，在图5中示出的方法中为了优化管布设只考虑任 务表中的被释放的零件任务，即具有“释放”状态的零件任务。如果有足够的时间用于准备 计算，除了释放的零件任务外也可以计算管零件与锁止的零件任务的拼插，即具有“闭锁” 状态的零件任务。也可以是，管零件与相同管零件和与不同管零件的拼插在对应的NC零件 程序被输入到程序管理器41中时就已计算。在这种情况下大大提升了所需要的时间花费 和存储器要求。一个零件任务通常涉及单个管零件，该管零件通过对应的NC零件程序明确地标 识。如果管零件要组件式地制造，可将该组件的不同管零件组合为一个任务。在这种情况 下该任务包括各个管零件的全部NC零件程序。用于管零件的零件任务不必施加在FMC软件39中，而是可以在FMC软件外部在一 编程系统中制定。接着将任务表与NC零件程序一起输入到FMC软件39中。管零件的相互 拼插的计算可以同样在编程系统中进行。拼插结果则与任务表一起输入到FMC软件39中。图6a，b以流程图形式示出根据本发明的用于控制激光切割设备的方法的第一实 施例的各个方法步骤。根据本发明的用于控制激光切割设备的方法能够有利地与图5中描 述的用于优化具有多个待切割管零件的管的布设的方法相组合。图6a示出根据本发明的用于控制激光切割设备的方法的第一方法段。在图5中 示出的优化方法的第一方法段包括步骤Sl到S5。当在步骤Sl中释放了一个用于管零件的 零件任务之后，在步骤S21中检查，是否进行了该零件与相同零件和与已释放的不同管零 件的拼插(相应于图5中的步骤S2)并且是否确定了可能撤销。如果步骤S21的检查结果 是负(N)，在步骤S3中计算该管零件的拼插。在步骤S3之后在步骤S22中检查，是否该管 零件对相同管零件是可GTS的。如果步骤S22的检查结果是正(J)，在步骤S23中对于该
12管零件的始端分离切割确定状态“撤销”。在步骤S23之后或者当步骤S22的检查结果是负 (N)时，在步骤S24中检查，是否管零件对不同管零件是可GTS的。如果步骤S24的检查结 果是正(J)，在步骤S25中针对另一释放的管零件检查，是否该另一管零件的始端几何形状 与当前管零件的终端几何形状一致。如果步骤S25的检查结果是正(J)，在步骤S26中对 于该管零件的始端分离切割确定状态“撤销”。在步骤S26之后或者在步骤S25的检查结果 是负(N)时，在步骤S27中检查，是否存在另一个不同的已释放的管零件，对于该管零件还 没有确定可能的撤销。如果步骤S27的检查结果是正(J)，以步骤S25对该另一不同的已 释放管零件继续进行该方法。如果步骤S24或者步骤S27的检查结果是负(N)，在步骤S28 中将该管零件的拼插结果(X错位和A错位)和撤销存储。第一方法段在步骤S28之后通 过步骤S5检查是否对所有待切割管零件释放了零件任务来继续进行。如果步骤S5的检查 结果是负(N)，以步骤S 1继续进行第一方法段并且施加和释放一另外的零件任务。如果步 骤S5的检查结果是正(J)并且施加了所有零件任务，本发明控制方法的第一方法段就结束 了。因为在制定用于零件的NC零件程序时所有步骤(始端分离切割、轮廓切割和终端分离 切割)是按标准激活的，所以，如果步骤S22或者步骤S25的检查结果是负(N)，不需要激活 始端分离切割。图6b示出根据本发明的用于控制激光切割设备的方法的第二方法段。在图5中 示出的优化方法的第二方法段中求得“最佳管布设”(步骤S8和S9)，将该“最佳管布设”与 其它管布设方案比较(步骤S12)并且在必要时改写(步骤S9)。在求得“最佳管布设”(步 骤S9)并且结束了其它管布设方案的计算(步骤S10)之后，该优化方法结束并且存在待切 割管零件在管上的布置顺序。现在才可以检查，是否第一管零件和最后管零件的其它分离 切割可以被撤销。如果其它管布设方案的计算结束了(在步骤SlO中(J))，在步骤S30中检查，是 否第一管零件的始端几何形状与管始端一致。如果步骤S30的检查结果是正(J)，在步骤 S31中将第一管零件的始端分离切割撤销，即对于第一管零件的始端分离切割确定状态“撤 销”。在步骤S31之后或者在步骤S30的检查结果是负(N)时，在步骤S32中检查，是否最 后管零件的终端几何形状布置在夹紧装置12的死区56中。如果步骤S32的检查结果是正 (J)，在步骤S33中检查，是否在最后管零件和前一管零件之间存在废料并且在第一方法段 的步骤S26中将最后管零件的始端分离切割置于“撤销”。如果步骤S33的检查结果是正 (J)，在步骤S34中激活最后管零件的始端分离切割，即确定为“激活”状态。在步骤S34之 后或者在步骤S33的检查结果是负(N)时，在步骤S35中撤销最后管零件的终端切割，即确 定为“撤销”状态。在步骤S35之后或者在步骤S32的检查结果是负(N)时，在步骤S36中 存储第一管零件和最后管零件的激活和撤销结果。根据本发明的控制方法在步骤S36后结 束ο图7以流程图形式示出根据本发明的用于控制激光切割设备的方法的另一实施 形式。激光切割设备1的已知编程系统根据图1使用用于优化具有多个管零件的管布设的 方法，该方法作为拼插模型“TubeLink”已知。在第一步骤S60中以所希望的顺序施加具有待切割管零件的生产程序包。在步骤 S60后在步骤S61中检查，是否管零件对不同管零件是可GTS的。如果步骤S61的检查结果 是正(J)，在步骤S62中检查，是否该管零件的始端几何形状与前面的管零件的终端几何形状一致。如果步骤S62的检查结果是正(J)，在步骤S63中撤销该管零件的始端分离切割。 如果步骤S61或者步骤S62的检查结果是负(N)，那么在步骤S64中计算该管零件与前一 管零件的拼插。在步骤S63或者步骤S64后在步骤S65中检查，是否该管零件应当以大于 1的件数制造。如果步骤S65的检查结果是正(J)，在步骤S66中检查，是否该管零件对相 同的管零件是可GTS的。如果步骤S66的检查结果是正(J)，那么在步骤S67中撤销该管零 件的始端分离切割。如果步骤S66的检查结果是负(N)，那么在步骤S68中计算该管零件对 前一管零件的拼插。在步骤S67或者步骤S68之后在步骤S69中存储该管零件的拼插结果 或者撤销。在步骤S69后或者当步骤S65的检查结果是负(N)时，以步骤S70继续进行本 方法，在该步骤中检查，是否在当前管部分后面布置了另一管零件。如果步骤S70的检查结 果是正(J)，那么以步骤S61继续进行该方法。如果步骤S70的检查结果是负(N)，那么在 步骤S71中将生产程序包作为整套管布设存储并且在步骤S72中传输给激光切割设备1的 控制装置6。在步骤S72之后，根据本发明的用于控制激光切割设备的方法结束。
在图1中已知的激光切割设备1除了四个所述NC程序(标准程序、GTS程序、修 边程序和下料程序)外还具有其它的辅助程序或者服务程序，这些程序不是配置给管零件 而是配置给管几何形状(管直径、横截面形状)。例如定长程序和切碎程序属于辅助和服务 程序。定长程序是用于在管上实施直的分离切割的辅助程序。切碎程序是在处理剩余管时 使用的服务程序，以便将剩余管切碎到如此短，以致该剩余管可被卸料。根据本发明的配置 给管零件的NC零件程序具有的优点是，如果管零件的与管或者剩余管的管直径和横截面 形状一致，该NC零件程序也可以用作定长程序和/或切碎程序。机器操作者可以将传送给 NC控制单元的NC零件程序之一用作切碎程序，其方式是，机器操作者例如撤销轮廓切割和 终端分离切割。
权利要求
用于控制激光切割设备(1)借助激光束(16)从一个管(12)切割多个管零件(51 54)的方法，其特征在于，对于待切割管零件(51 54)中的每一个制定一个NC零件程序，该NC零件程序具有用于切割对应的管零件(51 54)的始端几何形状(51a 54a)的始端分离切割和用于切割终端几何形状(51b 54b)的终端分离切割，基于该NC零件程序进行该待切割的管零件(51 54)的制造，其中，当存在确定的加工边缘条件时，至少对于一个待切割的管零件(51 54)将对应的NC零件程序中的编程的始端分离切割或者终端分离切割撤销并且因此不实施。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，对于待切割的管零件(51-54)中的一个或者多 个，在对应的NC零件程序中也编程一轮廓切割(51c-54c)，其中，在存在确定的加工边缘条 件时将该轮廓切割撤销并且因此不实施。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在这样的加工边缘条件下对于两个相邻 的待切割的管零件(51，52)第一管零件(51)的终端几何形状(51b)和第二管零件(52)的 始端几何形状(52a)相同并且允许激光束(16)在第一管零件(51)的终端几何形状(51b) 上和第二管零件(52)的始端几何形状上切入，或者将第一管零件(51)编程的终端分离切 割、或者将第二管零件(52)编程的始端分离切割在第一或第二管零件(51，52)的NC零件 程序中撤销并且因此不实施。
4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，对于待切割的、布置在激光切割机器 (1)的死区(56)中的管零件(54)，在这样的加工边缘条件下该管零件(54)的端部几何形 状(54b)相当于管端部(57)的几何形状并且布置在管端部(57)上，将该管零件(54)的NC 零件程序中该管零件(54)的编程的端部分离切割撤销并且因此不实施。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，对于待切割的、布置在激光切割设备(1)的 死区(56)中的管零件(54)，在这样的加工边缘条件下在该管零件(54)的始端几何形状 (54a)与前一管零件(53)的终端几何形状(53b)之间存在间隙，将该管零件(54)的NC零 件程序中的始端分离切割(54a)激活并且实施。
6.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，对于第一待切割管零件(51)在这样的 加工边缘条件下管始端(59)的几何形状与该第一管零件(51)的始端几何形状(51a)相 同，将该第一管零件(51)的NC零件程序中该第一管零件(51)的编程的始端分离切割撤销 并且因此不实施。
7.用于控制激光切割设备(1)借助激光束(16)从一个管(2)切割一个管零件(50) 的NC零件程序，其中，在该NC零件程序中编程有用于切割该管零件(50)的始端几何形状 (50a)的始端分离切割和用于切割终端几何形状(50b)的终端分离切割，其特征在于，该管 零件(50)的该NC零件程序中的始端分离切割(50a)和终端分离切割(50b)是可撤销的。
8.根据权利要求7的NC零件程序，其特征在于，在该NC零件程序中也编程有可撤销 的、用于切割该管零件(50)的轮廓(50c)的轮廓切割。
9.根据权利要求7或8的NC零件程序，其特征在于，始端分离切割、轮廓切割和终端分 离切割是编程为单独的子程序的。
10.根据权利要求9的NC零件程序，其特征在于，用于始端分离切割、轮廓切割和终端 分离切割的子程序可从数控库中选择。
11.根据权利要求7至10之一的NC零件程序，其特征在于，在该管零件(50)的该NC零件程序中这样定义了管零件特性“对相同的管零件可GTS”，S卩，在该管零件(50)始端和 终端几何形状(50a，50b)上可以进行激光束(16)切入，该管零件(50)可移动量X错位，并 且，该管零件的始端和终端几何形状(50a，50b)是相同。
12.根据权利要求7至11之一的NC零件程序，其特征在于，在该管零件(50)的该NC 零件程序中这样定义了管零件特性“对不同管零件可GTS”，S卩，在该管零件(50)的始端和 终端几何形状(50a，50b)上可以进行激光束切入并且该管零件(50)可移动量X错位。
13.根据权利要求7至12的NC零件程序，其特征在于，在该管零件(50)的该NC零件 程序中这样定义了管零件特性“可下料切割”，即，在夹持装置(12)的死区(56)中不进行轮 廓切割并且该管零件的终端几何形状(50b)与管端部(57)、特别是与90°几何形状一致。
14.根据权利要求7至13之一的NC零件程序，其特征在于，在该管零件(50)的该NC 零件程序中定义了该管零件(50)的NC零件程序中的管零件特性“可转动量A错位”、“可移 动量X错位”和“可翻转”中的一个或者多个。
15.计算机程序产品，该计算机程序产品具有代码工具，当该程序在数据处理设备上运 行时，该代码工具被适配用于执行根据权利要求1至6之一所述的用于控制激光切割设备 (1)的方法的所有步骤。
全文摘要
一种用于控制激光切割设备(1)借助激光束(16)从一个管(12)切割多个管零件(51-54)的方法，根据本发明，对于待切割管零件(51-54)中的每一个制定一个NC零件程序，该NC零件程序具有用于切割对应的管零件(51-54)的始端几何形状(51a-54a)的始端分离切割和用于切割终端几何形状(51b-54b)的终端分离切割，基于该NC零件程序进行该待切割的管零件(51-54)的制造，其中，当存在确定的加工边缘条件时，至少对于一个待切割的管零件(51-54)将对应的NC零件程序中的编程的始端分离切割或者终端分离切割撤销并且因此不实施。
文档编号G05B19/4097GK101983361SQ200980111825
公开日2011年3月2日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者M·施蒂克, S·赖因瓦尔德 申请人:通快机床两合公司