JP6615987B2 - 同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従する方法およびシステム - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、帯鋼加工の分野に関し、特に、自動車製造技術の分野において同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従する方法およびシステムに関する。

背景技術
レーザ技術に基づく材料切断加工は、成熟した商業的に入手可能な技術になっており、数値制御レーザ加工システムが長方形金属プレートに広く適用されている。レーザ技術の開発が盛んに行われることで、さらに高速かつ柔軟にプレート加工方法を適用できるようになっている。しかし、自動的な送りおよび排出ならびにハイペースの連続生産に対する需要が高まっている。さらに、コイル状材料の巻き出しレーザ切断加工が研究され、徐々に適用されるようになっており、たとえばコイル状材料のレーザ切断加工のためのコンベヤシステムが中国特許ＣＮ １０２２８１９８６Ａに開示されている。当該システムでは、二列のコンベヤと含まれる複数の並列支持コンベヤとを使用して帯状プロファイルを支持し、同時に、横桁部材の長手方向軸に沿って前後に動くレーダヘッドが、コイルを加工して、完成したシートを得る。支持コンベヤは、切断経路のためのスペースを設けることができ、レーザヘッドが原材料を貫通して切断プロファイルを得ることが可能になる。これは、コイルを切断できないという問題および切断経路のためのスペースを設ける針状切断プレートに起因するスクラップの落下の問題を大幅に改善および解決し、コイルのためのモールドブランキングに代わる新規のシート加工方法になっている。当該方法は、高強度材料でのスタンピングトン数の要件を回避し、高い型設計およびメンテナンスコストを削減する。また、コイルのレーザ切断に基づく当該方法は、材料利用率の上昇にも大きく貢献する。

公開されている特許では、基本的に並列であり互いに分離されている支持コンベヤが使用され、さまざまなモードでの支持コンベヤの調整は、さまざまなプロファイルの加工要件に適合するように行われ、その結果、支持を実現して、切断経路のためのスペースを設けて、プロファイル加工を達成する。以下の通り、さまざまな加工モードがある。「静的な単一送りおよび複数送りモード」では、支持コンベヤは送り形成部の前の静止位置に移動する。「動的な単一送りモード」では、支持コンベヤは前もって設定位置に移動する。「動的な複数送りモード」では、支持コンベヤの位置はレーザ手順中にさらに変化し得て、少なくとも１つの支持コンベヤは伸長または収縮され得る。「静的な連続送りモード」では、支持コンベヤは静止位置にとどまって、原材料が連続的に送られる。「動的な連続送りモード」では、支持コンベヤについて、レーザ切断手順中に、少なくとも１つの支持コンベヤが伸長または収縮され得る。

しかし、これらのモードの共通の特徴は、プロファイル要件に従って、切断手順中に支持コンベヤが静止している場合もあれば、伸長される場合もあれば、収縮される場合もあるというものである。切断手順中、支持コンベヤベルトは、固定された静止位置にあるため、この動作態様の不利な点は、切断プロセスの安定的停止を保証することが困難であり、不規則な形状のスクラップの自動分類を実現することが容易でなく、その結果、生産効率が減少するというものである。

発明の概要
本発明の目的は、切断手順中の磁気ベルトセットの動的追従および安定的支持およびスクラップの自動分類を実現し、それによって加工ペースを加速させ、さらに複数のレーザヘッドを動的に追従する同期的シート移送によりスループットを向上させることができる、同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従する方法およびシステムを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の技術的解決策は、以下の通りである。
同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステムは、
１つ以上の加工ステーションと、
磁気ベルトセットを使用し、上記加工ステーションの送り側および排出側にそれぞれ配置された同期的シート移送ユニットとを備え、上記セットの各磁気ベルトは、伸長させたり収縮させたりすることができ、上記磁気ベルト間の間隙は、調整可能であり、上記システムはさらに、
上記加工ステーションに設けられ、少なくとも１つのレーザカッタおよび上記少なくとも１つのレーザカッタ上のレーザ切断ヘッドを備えるレーザ切断ユニットと、
積層プラットフォームおよび積層ロボットを備える移送および積層ユニットとを備え、上記積層プラットフォームは、上記加工ステーションの上記排出側の同期的シート移送ユニットの磁気ベルトセットの外側に設けられ、上記システムはさらに、
送り方向に垂直な上記加工ステーションの一方の側に配置されたスクラップコンベヤベルト装置と、
各加工ステーションに設けられた、帯鋼の切断のための塵埃処理装置およびリアルタイム測定装置と、
シート積層体の前のシート位置検出装置とを備え、上記装置は、上記加工ステーションの外側の上記排出側の上記磁気ベルトセットの位置における移送ステーションに配置され、上記システムはさらに、
切断制御システムを備え、上記切断制御システムは、上記同期的シート移送ユニット、上記レーザ切断ユニット、上記移送および積層ユニット、上記スクラップコンベヤベルト装置、上記塵埃処理装置、上記リアルタイム測定装置、および上記シート位置検出装置にそれぞれ接続されて、上記ユニットおよび装置が互いに通信して相関的な動作制御を確立し、上記同期的シート移送ユニットの上記磁気ベルトの上記伸長および収縮が上記レーザ切断ヘッドを追従する。

さらに、上記同期的シート移送ユニットの上記磁気ベルトセットは、上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトセットをそれぞれ制御するためのコンベヤモータ、ならびに上記コンベヤモータのための制御モジュールと、複数の磁気ベルトとを備え、上記複数の磁気ベルトの各々は、少なくとも１つの独立して制御可能な電磁モジュールと、各磁気ベルトの上記伸長および収縮を制御するための伸長および収縮モータ、ならびに上記伸長および収縮モータのための制御モジュールと、上記磁気ベルト間の上記間隙を制御するための幅モータ、および上記幅モータのための制御モジュールとを備える。

さらに、帯鋼の切断のための上記リアルタイム測定装置は、被加工物の座標を測定するための２つのカメラと、切断後の分離の視覚的検出および識別ならびに落下するスクラップの視覚的検出および識別のための２つのカメラとを備える。

また、上記シート積層体の前の上記シート位置検出装置は、上記移送ステーションの上方に取り付けられた、上記移送ステーション内の上記シートの位置を検出するためのカメラを備える。

本発明の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステムのためのレーザ切断方法は、以下のステップを備える。

ａ）上記送り側の上記磁気ベルトは、上記送り側の上記磁気ベルトセットのための送り開始位置を形成するために、上記送り側の上記磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ帯鋼の幅および切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整され、同時に、上記排出側の上記磁気ベルトは、上記排出側の上記磁気ベルトセットのための排出開始位置を形成するために、上記排出側の上記磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ上記帯鋼の上記幅および上記切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整され、上記磁気ベルトは、レーザ切断のために上記帯鋼を上記加工ステーションに持って行き、
ｂ）上記加工ステーションのレーザ切断領域に入る上記帯鋼の上記プロファイルは、上記切断動作の前に上記レーザ切断制御システムにおける被加工物座標系の原点の座標および角度を修正するために、位置決めを目的として上記リアルタイム測定装置によって測定され、上記測定が完了すると、上記レーザ切断ユニットは、生成すべきプロファイルに従って、計画された経路で上記帯鋼を切断し、
上記切断手順中、上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトは、上記切断経路に従って同期的および動的に調整され、伸長／収縮調整量は、切断すべき上記プロファイルによって決定され、上記同期的動的調整は、上記切断制御システムが上記磁気ベルトを伸長させたり収縮させたりするための信号を上記制御モジュールに送信することによって行われ、上記調整中、上記磁気ベルトは、レーザが上記帯鋼を貫通して上記磁気ベルトのうちのいずれかと接触することを防止するために上記切断手順中にスリットカットのためのスペースを設ける必要があり、切断プロファイルに対応する位置における上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトは、上記排出側での材料排出および受取のニーズを満たしながら加工中の上記シートを安定させて支持するために、伸長させたり収縮させたりすることができ、
上記切断手順中、形成された上記スクラップに関して、上記スクラップの落下をリアルタイムで検出して識別するために、上記切断制御システムにおいて信号が生成され、上記リアルタイム測定装置に送信され、上記切断手順が完了すると、上記切断制御システムは、上記加工済みシートと上記帯鋼との分離を判断するために、上記帯鋼の切断のための上記リアルタイム測定装置によって全ての上記切断プロファイルの検出を実行するための信号を送信し、
ｃ）上記シートが加工されたとき、上記送り側の上記磁気ベルトセットは送り終了位置にあり、上記排出側の上記磁気ベルトセットは排出終了位置にあり、上記加工済みシートは、上記排出側の上記磁気ベルトセット上の上記排出終了位置において出力状態に入って、上記移送ステーションに出力され、同時に、上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトセットは、伸長または収縮されて再び上記開始位置に戻り、帯鋼は、次のサイクルでの加工のために一段階前進し、
ｄ）上記シートを移送する前に、上記シート位置検出装置の上記カメラが、上記シートの位置を検出し、上記シートの位置は、姿勢を修正するために上記移送および積層ロボットにフィードバックされ、次いで、上記移送および積層ロボットの端部における工具が、吸引によって上記加工済みシートにくっついて持ち上げ、積層ステーションにおいて上記加工済みシートを積層する。

さらに、上記切断手順中、上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトは、上記切断経路に従って同期的および動的に調整することができ、上記切断プロファイルによって形成される上記切断経路のために、調整すべき上記磁気ベルトの伸長／収縮動作のための対応する信号が、切断特徴情報に従ってプログラムされ、その結果、上記磁気ベルトの上記伸長／収縮は、上記切断システムの制御下で調整され、上記磁気ベルトセットにおける各磁気ベルトは、伸長および収縮するように動的に調整することができ、上記磁気ベルトの上記調整中に、上記切断ヘッドは、上記切断経路において切断を同期的に実行する。

好ましくは、２つ以上のレーザ加工ステーションが配置され、対応する同期シート移送ユニットのために２つ以上の磁気ベルトセットが配置され、各加工ステーションは、１つ以上のレーザカッタを有し、上記切断手順中に、各加工ステーションの上記レーザカッタ上の上記切断ヘッドに対応する上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトセットは、２つの切断範囲において、加工すべきシートに対して局所的な段階的切断を実行するように同期的および動的に調整され、加工すべき上記シートの一部は、第１の加工ステーションにおいて切断され、加工すべき上記シートの別の部分は、第２の加工ステーションにおいて切断され、上記２つの加工ステーションにおける上記レーザ切断ヘッドは、第１の磁気ベルトセットおよび第２の磁気ベルトセットとそれぞれ協調して動作し、すなわち、上記２つの加工ステーションの上記レーザ切断ヘッドがそれぞれ切断動作手順において動作すると、上記２つの磁気ベルトセットは、それぞれ同期的および動的に伸長および収縮され、上記２つの切断領域において動作一式が完了するたびに、上記帯鋼は一段階前進し、上記２つの加工ステーションの上記切断ヘッドは、再び上記２つの磁気ベルトセットと協調して動作し、このサイクルが繰返され、上記第２の加工ステーションの上記レーザカッタ上の上記レーザ切断ヘッドは、最終的な切断を行って、最終的な加工済みシートを得て、上記加工済みシートを上記排出側の第２の磁気ベルトセットに搬送して出力する。

好ましくは、上記送り側および上記排出側の上記磁気ベルトセットの磁性は、上記電磁モジュールの制御によって活性化されたり不活性化されたりし、上記電磁モジュールは、上記磁気ベルトセットが静止しているときに、上記レーザ切断領域において完全にまたは部分的に磁化され、上記電磁モジュールは、上記磁気ベルトセットを伸長または収縮させる動的プロセスにおいて完全に消磁され、上記切断プロファイルによって形成される上記切断経路のために、磁気特徴情報に対応する上記磁気ベルトのための上記電磁モジュールのための磁気信号が、上記切断制御システムの制御下で上記電磁モジュールの上記磁性の制御を達成するようにプログラムされる。

コイル状材料は、巻き出しおよびクランプユニットによって巻き出されて帯鋼を形成し、帯鋼は、送り側の磁気ベルトセットに搬送される。送り側の磁気ベルトセットは、レーザ切断のために帯鋼を加工ステーションに持って行く。送り側の磁気ベルトは、送り側の磁気ベルトセットのための送り開始位置を形成するために、送り側の磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ帯鋼の幅および切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整することができ、同時に、排出側の磁気ベルトは、排出側の磁気ベルトセットのための排出開始位置を形成するために、排出側の磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ帯鋼の幅および切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整される。レーザ切断領域に入る帯鋼の位置は、切断動作の前に制御システムにおける被加工物座標系の原点の座標および角度を修正するために、被加工物座標測定システムによって測定され、測定が完了すると、レーザ切断ユニットは、生成すべきプロファイルに従って、計画された経路で帯鋼を切断する。切断手順中、送り側および排出側の磁気ベルトは、切断経路に従って同期的および動的に調整され、調整は、切断プロファイルに従って決定され、調整中、磁気ベルトは、レーザが帯鋼を貫通して磁気ベルトのうちのいずれかと接触することを防止するために切断手順中にスリットカットのためのスペースを設ける必要があり、切断プロファイルに対応する位置における送り側および排出側の磁気ベルトは、排出側での材料排出および受取のニーズを満たしながら加工中のシートを安定させて支持するために、伸長させたり収縮させたりすることができる。切断手順中、形成されたスクラップに関して、リアルタイムでのスクラップの落下の検出を実現するために、切断制御システムにおいて信号が生成され、スクラップの落下の視覚的検出および識別のためのシステムに送信される。切断手順が完了すると、切断制御システムは、加工済みシートと帯鋼との分離を判断するために、切断および分離のための視覚システムによって全ての切断プロファイルの検出を実行するための対応する信号を送信する。シートが加工された後、送り側の磁気ベルトセットは送り終了位置にあり、排出側の磁気ベルトセットは排出終了位置にある。加工済みシートは、排出側の磁気ベルトセット上の排出終了位置において出力状態に入って、移送ステーションに出力される。シートを移送する前に、シート位置検出装置が、シートの位置を検出し、シートの位置は、姿勢を修正するために移送および積層ロボットにフィードバックされ、次いで、移送および積層ロボットの端部における工具が、吸引によって加工済みシートにくっついて持ち上げ、積層ステーションにおいて加工済みシートを積層する。

切断手順中、送り側および排出側の磁気ベルトは、以下の具体的な態様で切断経路に従って同期的および動的に調整することができる。切断プロファイルによって形成される切断経路について、切断制御システムから対応する信号を出力するために、切断特徴情報が切断プロファイルから抽出される。すなわち、調整すべき磁気ベルトの伸長／収縮動作は、切断特徴情報に従ってプログラムされる。磁気ベルトの調整は、数値制御と磁気ベルトシャフト制御との通信によって行われ、磁気ベルトセットにおける各磁気ベルトは、伸長および収縮するように動的に調整することができ、磁気ベルトの調整中、数値制御ユニットは、切断経路において同期的に切断を実行する。

さらに、同期的動的調整の具体的な手順は、以下の通りである。帯鋼は、切断領域に移動された後、静止状態に保持され、この時点で、送り側の磁気ベルトセットは送り開始位置にあり、排出側の磁気ベルトセットは排出開始位置にある。実施中の生成された特徴情報に対応する調整のための磁気ベルトの動作に従って、切断手順が切断制御システムにおいて特徴情報を発すると、対応する磁気ベルトが、設計された位置に向かって伸長または収縮し始め、これは、送り側および排出側の磁気ベルトセットのための動的調整段階であると考えられる。磁気ベルトは、レーザ切断プロファイルに従ってレーザビームと干渉しない位置に動的に調整され、切断が終了するまで切断動作が正常に進む。次いで、送り側および排出側の磁気ベルトセットは、終了位置に調整される。得られた加工済みシートは、排出側の磁気ベルトセットによって出力され、同時に、送り側および排出側の磁気ベルトセットは、伸長または収縮されて再び開始位置に戻り、帯鋼は、次のサイクルでの加工のために一段階前進する。帯鋼が一段階前進して最終的な切断を行う前および後に、切断位置間のスリットのためにレーザツール設定プロセスを設計する必要がある。

レーザ切断ヘッドが１つである場合には、磁気ベルトセットは、対をなす組み合わせ、すなわち、送り側の磁気ベルトセットおよび排出側の磁気ベルトセット、であり、１つの移送および積層ロボットが構成される。本発明は、このような設定に限定されるものではない。１つ以上のレーザ切断ヘッドが柔軟に配置されてもよく、２つ以上の磁気ベルトセットが二つ一組で柔軟に配置されてもよく、２つ以上の移送および積層ロボットが要件に従って導入される。切断領域において帯鋼が前進する段階の数も、本発明では限定されるものではなく、加工済みシートは、１つ以上のステッパ装置を用いて得られてもよい。

本発明の利点は、以下の点にある。
本発明の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従する方法およびシステムは、一般的な数値制御レーザシステムを用いた加工中に稼働状態でスクラップが自動的に落下するという問題を解決し、同時に、コイル状材料を加工する方法において不可欠なシート移送機能および同期的かつ動的調整の機能を実現し、切断手順中に磁気ベルトを同期的および動的に調整する機能は、シートの支持、材料の搬送、スクラップの自動分類、およびレーザの貫通などの機能を実現するために用いられ、磁気ベルトは、レーザ切断手順中に同期的に調整され、シート移送の目的が達成され、それによって動作効率を効果的に向上させる。

本発明の実施形態の概略図である。 本発明の実施形態の平面レイアウト図である。 本発明に係るスリットを動的に追従する同期的シート移送の磁気ベルトセットのプロセス図である。 本発明に係るスリットを動的に追従する同期的シート移送の磁気ベルトセットのプロセス図である。 本発明に係るスリットを動的に追従する同期的シート移送の磁気ベルトセットのプロセス図である。 本発明に係るスリットを動的に追従する同期的シート移送の磁気ベルトセットのプロセス図である。 ２つのレーザヘッドの切断を同期的および動的に追従する磁気ベルトの概略図である。 本発明に係る同期的シート移送の動的追従を制御するプロセスを実現する概略図である。 本発明に係る巻き出しユニットおよび磁気ベルトセットの同期制御の概略図である。 本発明に係る数値制御されたレーザカッタおよび磁気ベルトセットのシャフトの動的制御の概略図である。

実施形態の詳細な説明
図１および図２を参照して、本発明の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステムは、加工ステーション１と、磁気ベルトセットを使用し、加工ステーション１の送り側および排出側にそれぞれ配置された同期的シート移送ユニット２および２′とを備え、セットの各磁気ベルトＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４およびＣ２５は、伸長させたり収縮させたりすることができ、磁気ベルト間の間隙は、調整可能であり、当該システムはさらに、
加工ステーション１に設けられ、少なくとも１つのレーザカッタ３１および少なくとも１つのレーザカッタ上のレーザ切断ヘッド３２を備えるレーザ切断ユニット３と、
積層プラットフォーム４１ならびに移送および積層ロボット４２（工具４３および工具の真空吸引カップ４４）を備える移送および積層ユニット４とを備え、積層プラットフォーム４１は、加工ステーション１の排出側の同期的シート移送ユニット２′の磁気ベルトセットの外側に設けられ、当該システムはさらに、
送り方向に垂直な加工ステーション１の一方の側に配置されたスクラップコンベヤベルト装置５と、
各加工ステーション１に設けられた、帯鋼の切断のための塵埃処理装置６およびリアルタイム測定装置７と、
シート積層体の前のシート位置検出装置８とを備え、当該装置は、加工ステーション１の外側の排出側の磁気ベルトセットの位置における移送ステーションに配置され、当該システムはさらに、
切断制御システム（図示せず）を備え、切断制御システムは、同期的シート移送ユニット２および２′、レーザ切断ユニット３、移送および積層ユニット４、スクラップコンベヤベルト装置５、塵埃処理装置６、リアルタイム測定装置７、およびシート位置検出装置８にそれぞれ接続されて、ユニットおよび装置が相関的な動作制御を確立し、同期的シート移送ユニットの磁気ベルトの伸長および収縮がレーザ切断を追従する。

この実施形態では、塵埃処理装置６の塵埃吸着領域が、対応して加工ステーション１の下方にあり、塵埃は、ダクト６１を介して塵埃リサイクル装置６２においてリサイクルされる。

加工ステーション１には、帯鋼を測定するためのリアルタイム測定装置７が設けられている。レーザカッタ３１上には、被加工物の座標を測定するための２つのカメラ７１が取り付けられており、一方のカメラはカッタのＸ−Ｙプラットフォーム上に取り付けられ、他方のカメラはカッタのＺ軸上に取り付けられて、検出精度を向上させている。切り離された加工ステーション１の筐体３３上には、切断後の分離の視覚的検出および識別ならびにスクラップの落下の視覚的検出および識別のための２つのカメラ７２が取り付けられている。

加工ステーションの外側、すなわちこの実施形態では加工ステーション１の外側の筐体３３の外側、における排出側の磁気ベルトセットの位置における移送ステーションには、シート積層体の前の位置検出装置８が配置されている。カメラ８の視界は、シート出力領域をカバーすることができるように傾斜角で取り付けられている。

図２は、本発明に開示されている方法の平面レイアウト図である。レーザカッタは、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動可能な直角座標におけるロボットの形態をとり、長さ（Ｘ軸）２０００ｍｍ×幅（Ｙ軸）２０００ｍｍ×厚さ（Ｚ軸）２００ｍｍの作業範囲を有する。送り側の磁気ベルトセットの長さおよび排出側の磁気ベルトセットの長さは、それぞれ４５００ｍｍである。シートを積層するための２つの積層プラットフォームが設けられており、当該積層プラットフォーム上で、要件に従って、加工済みシートを積層してもよく、または大型のスクラップを積層してもよい。

コイル状材料は、デコイラ１０を用いて巻き出されて横方向に導かれ、次いで送りおよびクランプローラ２０に入る。巻き出しヘッドせん断機３０は、コイル状材料の先頭を切断して、コイル状材料がレベラ４０に入ってシート形状をさらに真っすぐにすることを可能にする。その後、コイル状材料は、移行プラットフォーム５０を通過してフィーダ６０に到達し、平坦な帯鋼を加工ステーション１の送り側の同期的シート移送ユニット２の磁気ベルトセットの中に持って行く。送り側の磁気ベルトセットは、４つの磁気ベルトＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３およびＣ１４を備え、排出側の同期的シート移送ユニット２′の磁気ベルトセットは、５つの磁気ベルトＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４およびＣ２５を備える。

送り側の磁気ベルトは、送り側の磁気ベルトセットのための送り開始位置を形成するために、送り側の磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ帯鋼の幅および切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整することができ、同時に、排出側の磁気ベルトは、排出側の磁気ベルトセットのための排出開始位置を形成するために、排出側の磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ帯鋼の幅および切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整される。

加工ステーション１のレーザ切断領域に入る帯鋼のプロファイルは、ＣＣＤカメラを用いて収集、分析および処理され、そのため、制御システムにおける被加工物座標系の原点の位置および角度を切断前に修正することができる。

測定が完了した後、レーザ切断ユニット３のレーザカッタ３１上のレーザ切断ヘッド３２は、生成すべきプロファイルに従って、計画された経路で帯鋼を切断する。レーザカッタ３１は、レーザ切断ヘッド３２がＸ、ＹおよびＺの三方向に移動して切断動作を完了することを可能にする。切断手順中、レーザ切断ヘッド３２は、切断動作状態を維持し、同時に、送り側および排出側の同期的シート移送ユニット２および２′の磁気ベルトは、調整され、すなわち切断経路の要件に従って同期的および動的に伸長されたり収縮されたりし得る。調整は、切断の形状に左右され、調整の効果は、レーザが帯鋼を貫通して磁気ベルトと接触することを防止するために切断手順中にスリットのためのスペースを設けるというものである。また、磁気ベルトは、切断が完了した経路のシートが支持されるように調整され、すなわち同期的および動的に伸長されたり収縮されたりする。調整された磁気ベルトは、完全にまたは部分的に磁化された静止状態にあり、加工済みシートに対して安定的な接触を提供する。伸長または収縮した磁気ベルトは、完全に消磁された移動状態にある。

シートが加工された後、送り側の同期的シート移送ユニット２の磁気ベルトセットは送り終了位置にあり、排出側の同期的シート移送ユニット２′の磁気ベルトセットは排出終了位置にある。加工済みシートは、排出側の磁気ベルトセット上の排出終了位置にある。磁気ベルトは消磁され、加工済みシートは、磁気ベルトにおいて出力状態に入り、戻って、ベルトを介して移送ステーションに出力される。移送および積層ユニット４の移送および積層ロボット４２上の工具４３は、調整および結合された真空吸引カップ４４を用いて吸引によって加工済みシートにくっついて持ち上げ、積層プラットフォーム４１上で加工済みシートを積層する。シートを持ち上げるための正確な位置は、出力端におけるＣＣＤカメラによって検出されてフィードバックされることができ、その結果、移送および積層ロボット４２は、その移送姿勢を修正し、それによって、シート積層体の位置ずれが必要な精度範囲内であることが保証される。同時に、加工済みシートが排出されるときに、磁気ベルトセットは、伸長または収縮されて送り開始位置または排出開始位置に戻る。同時に、帯鋼は、一段階前進して次の切断サイクルに入る。

真空吸引カップ４４は、加工済みシートの吸引形状を満たす位置に予め調整され、配置された真空吸引カップ４４は、オンまたはオフにされるように制御することができる。

具体的には、図３に示されるように、切断手順中、送り側の同期的シート移送ユニット２の磁気ベルトセットの磁気ベルトＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３およびＣ１４ならびに排出側の同期的シート移送ユニット２′の磁気ベルトセットの磁気ベルトＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４およびＣ２５は、最初は、それぞれ送り開始位置および排出開始位置に位置している。

図４に示されるように、経路Ｐ１を切断する場合、排出側の磁気ベルトＣ２４は、切断経路Ｐ１のためのスペースを設けるために、切断特徴情報からなる特徴点信号Ｎ１に従って収縮されている。図５に示されるように、切断経路Ｐ２に沿って切断する場合、送り側の磁気ベルトＣ１４は、切断経路Ｐ２のためのスペースを設けるために、特徴点信号Ｎ２に従って収縮されている一方、排出側の磁気ベルトＣ２４は、加工済みシートの一部を搬送するために、特徴点信号Ｎ２に従って伸長されている。Ｐ１およびＰ２などの切断経路は、磁気ベルトの伸長および収縮を説明するために定義されているに過ぎず、１つの切断線は、複数の経路で構成されてもよい。Ｃ２４およびＣ１４は、伸長および収縮中は消磁され、他の磁気ベルトは、部分的または完全に磁化される。Ｃ２４およびＣ１４は、移動が完了した後に部分的または完全に磁化される。

この実施形態における物体のサイズでは、帯鋼は再び一段階前進する必要がある。帯鋼が一段階前進した後、ＣＣＤカメラは、切断領域内の帯鋼の位置を再び検出し、当該位置は、制御システムを用いて修正される。その後、送り側の磁気ベルトおよび排出側の磁気ベルトは、切断手順中に新たな特徴点信号に従って再び伸長および収縮されて、Ｌ１〜Ｌ３の切断を実行し、加工済みシートＡの切断加工を最終的に完了させる。シートＡが加工された後、送り側および排出側の磁気ベルトは、図６に示されるように、それぞれ送り終了位置および排出終了位置に位置する。帯鋼は、再び一段階前進して、新たな加工済みシートの周期動作に入る。移動中の磁気ベルトは消磁される一方、静止している磁気ベルトは、シートの加工要件に従って部分的または完全に磁化され得る。各々の磁気ベルトは、電磁モジュールを備え、個々に制御することができる。

図７および図８を参照して、加工要件を満たすために、２つ以上のレーザカッタおよび対応する２つ以上の磁気ベルトセットが配置されてもよい。切断手順中、各レーザカッタの切断ヘッドに対応する送り側および排出側の磁気ベルトセットは、同期的および動的に調整され、２つの切断範囲において加工済みシートに対して局所的な段階的切断を実行する。

第１のレーザカッタ３１およびそのレーザ切断ヘッド３２は、加工済みシートの一部を切断し、第２のレーザカッタ３３およびそのレーザ切断ヘッド３４は、加工済みシートの別の部分を切断する。２つのレーザ切断ヘッド３２および３４は、それぞれ第１の磁気ベルトセット２２および２３ならびに第２の磁気ベルトセット２４および２５と協調して動作する。すなわち、２つのレーザ切断ヘッド３２および３４のそれぞれの切断動作手順中に、２つの磁気ベルトセットはそれぞれ同期的および動的に伸長および収縮される。図７は、２つの磁気ベルトセットによる２つの切断領域における加工済みシートの段階的切断の概略レイアウト図である。２つの切断領域において動作一式が完了するたびに、帯鋼は一段階前進する。図８に示されるように、２つのレーザ切断ヘッド３２および３４は、再び２つの磁気ベルトセットと協調して動作し、このサイクルが繰返される。第２のレーザカッタ３３上のレーザ切断ヘッド３４は、最終的な切断を行って、排出側の第２の磁気ベルトセット２５上で最終的な加工済みシートを得て、出力する。

図９を参照して、同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従する方法を実現するために、制御システムを実現する方法では、巻き出しおよびクランプユニットの移送速度は、同期制御を実現するためのＰＲＯＦＩＢＵＳ通信によって、送り側および排出側の磁気ベルトセットの移送速度と一致される。この方法は、同期的シート移送の実現を効果的に保証する。

図１０を参照して、レーザカッタと送り側および排出側の磁気ベルトセットとの協調制御は、数値制御システムと磁気ベルトシャフト制御システムと磁気ベルトのための電磁制御システムとの間のＰＲＯＦＩＢＵＳ通信によって実現される。この方法は、磁気ベルトセットがレーザ切断手順を動的および効果的に追従することを効果的に保証し、電磁制御モジュールによって電磁モジュールの磁化および消磁を制御し、その結果、数値制御システムは、切断経路、切断特徴信号および磁気特徴信号についてのルールを前もって作ることができる。

Claims (8)

1. 同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステムであって、
   １つ以上の加工ステーションと、
   磁気ベルトセットを使用し、前記加工ステーションの送り側および排出側にそれぞれ配置された同期的シート移送ユニットとを備え、前記セットの各磁気ベルトは、伸長させたり収縮させたりすることができ、前記磁気ベルト間の間隙は、調整可能であり、前記システムはさらに、
   前記加工ステーションに設けられ、少なくとも１つのレーザカッタおよび前記少なくとも１つのレーザカッタ上のレーザ切断ヘッドを備えるレーザ切断ユニットと、
   積層プラットフォームおよび積層ロボットを備える移送および積層ユニットとを備え、前記積層プラットフォームは、前記加工ステーションの前記排出側の同期的シート移送ユニットの磁気ベルトセットの外側に設けられ、前記システムはさらに、
   送り方向に垂直な前記加工ステーションの一方の側に配置されたスクラップコンベヤベルト装置と、
   各加工ステーションに設けられた、帯鋼の切断のための塵埃処理装置およびリアルタイム測定装置と、
   シート積層体の前のシート位置検出装置とを備え、前記装置は、前記加工ステーションの外側の前記排出側の前記磁気ベルトセットの位置における移送ステーションに配置され、前記システムはさらに、
   切断制御システムを備え、前記切断制御システムは、前記同期的シート移送ユニット、前記レーザ切断ユニット、前記移送および積層ユニット、前記スクラップコンベヤベルト装置、前記塵埃処理装置、前記リアルタイム測定装置、および前記シート位置検出装置にそれぞれ接続されて、前記ユニットおよび装置が互いに通信して相関的な動作制御を確立し、前記同期的シート移送ユニットの前記磁気ベルトの前記伸長および収縮が前記レーザ切断ヘッドを追従することを特徴とし、
   帯鋼の切断のための前記リアルタイム測定装置は、切断後に、加工済みシートとブロックとの分離を判断するために、全ての切断プロファイルを検出し、
   前記シートの積層の前の前記シート位置検出装置は、前記シートの位置を検出し、姿勢を修正するために前記シートの位置を前記移送および積層ロボットにフィードバックする、システム。
2. 前記同期的シート移送ユニットの前記磁気ベルトセットは、
   前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトセットをそれぞれ制御するためのコンベヤモータ、ならびに前記コンベヤモータのための制御モジュールと、
   複数の磁気ベルトとを備え、前記複数の磁気ベルトの各々は、
   少なくとも１つの独立して制御可能な電磁モジュールと、
   各磁気ベルトの前記伸長および収縮を制御するための伸長および収縮モータ、ならびに前記伸長および収縮モータのための制御モジュールと、
   前記磁気ベルト間の前記間隙を制御するための幅モータ、および前記幅モータのための制御モジュールとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステム。
3. 帯鋼の切断のための前記リアルタイム測定装置は、
   被加工物の座標を測定するための２つのカメラと、
   落下するスクラップの視覚的検出および識別ならびに切断後の分離の視覚的検出および識別のための２つのカメラとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステム。
4. 前記シート積層体の前の前記シート位置検出装置は、前記移送ステーションの上方に取り付けられた、前記移送ステーション内の前記シートの位置を検出するためのカメラを備えることを特徴とする、請求項１に記載の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステム。
5. 請求項１に記載の同期的シート移送を可能にしてレーザ切断を動的に追従するシステムのためのレーザ切断方法であって、
   ａ）前記送り側の前記磁気ベルトは、前記送り側の前記磁気ベルトセットのための送り開始位置を形成するために、前記送り側の前記磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ帯鋼の幅および切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整され、同時に、前記排出側の前記磁気ベルトは、前記排出側の前記磁気ベルトセットのための排出開始位置を形成するために、前記排出側の前記磁気ベルト間に一定の間隙を有しかつ前記帯鋼の前記幅および前記切断プロファイルに従った一定の伸長／収縮位置を有する配置に予め調整され、前記磁気ベルトは、レーザ切断のために前記帯鋼を前記加工ステーションに搬送し、
   ｂ）前記加工ステーションのレーザ切断領域に入る前記帯鋼の前記プロファイルは、前記切断動作の前に前記レーザ切断制御システムにおける被加工物座標系の原点の座標および角度を修正するために、位置決めを目的として前記リアルタイム測定装置によって測定され、前記測定が完了すると、前記レーザ切断ユニットは、生成すべきプロファイルに従って、計画された経路で前記帯鋼を切断し、
   前記切断中、前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトは、前記切断経路に従って同期的および動的に調整され、伸長／収縮調整量は、切断すべき前記プロファイルによって決定され、前記同期的動的調整は、前記切断制御システムが前記磁気ベルトを伸長させたり収縮させたりするための信号を前記制御モジュールに送信することによって行われ、前記調整中、前記磁気ベルトは、レーザが前記帯鋼を貫通して前記磁気ベルトのうちのいずれかと接触することを防止するために前記切断手順中にスリットカットのためのスペースを設ける必要があり、切断プロファイルに対応する位置における前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトは、前記排出側での材料排出および受取のニーズを満たしながら加工中の前記シートを安定させて支持するために、伸長させたり収縮させたりすることができ、
   前記切断手順中、形成された前記スクラップに関して、前記スクラップの落下をリアルタイムで検出して識別するために、前記切断制御システムにおいて信号が生成され、前記リアルタイム測定装置に送信され、前記切断手順が完了すると、前記切断制御システムは、前記加工済みシートと前記帯鋼との分離を判断するために、前記帯鋼の切断のための前記リアルタイム測定装置によって全ての前記切断プロファイルの検出を実行するための信号を送信し、
   ｃ）前記シートが加工されたとき、前記送り側の前記磁気ベルトセットは送り終了位置にあり、前記排出側の前記磁気ベルトセットは排出終了位置にあり、前記加工済みシートは、前記排出側の前記磁気ベルトセット上の前記排出終了位置において出力状態に入って、前記移送ステーションに出力され、同時に、前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトセットは、伸長または収縮されて再び前記開始位置に戻り、帯鋼は、次のサイクルでの加工のために一段階前進し、
   ｄ）前記シートを移送する前に、前記シート位置検出装置の前記カメラが、前記シートの位置を検出し、前記シートの位置は、姿勢を修正するために前記移送および積層ロボットにフィードバックされ、次いで、前記移送および積層ロボットの端部における工具が、吸引によって前記加工済みシートにくっついて持ち上げ、積層ステーションにおいて前記加工済みシートを積層することを特徴とする、レーザ切断方法。
6. 前記切断手順中、前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトは、前記切断経路に従って同期的および動的に調整することができ、前記切断プロファイルによって形成される前記切断経路のために、調整すべき前記磁気ベルトの伸長／収縮動作のための対応する信号が、切断特徴情報に従ってプログラムされ、その結果、前記磁気ベルトの前記伸長／収縮は、前記切断システムの制御下で調整され、前記磁気ベルトセットにおける各磁気ベルトは、伸長および収縮するように動的に調整することができ、前記磁気ベルトの前記調整中に、前記切断ヘッドは、前記切断経路において切断を同期的に実行することを特徴とする、請求項５に記載のレーザ切断方法。
7. ２つ以上のレーザ加工ステーションが配置され、対応する同期シート移送ユニットのために２つ以上の磁気ベルトセットが配置され、各加工ステーションは、１つ以上のレーザカッタを有し、前記切断手順中に、各加工ステーションの前記レーザカッタ上の前記切断ヘッドに対応する前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトセットは、２つの切断範囲において、加工すべきシートに対して局所的な段階的切断を実行するように同期的および動的に調整され、加工すべき前記シートの一部は、第１の加工ステーションにおいて切断され、加工すべき前記シートの別の部分は、第２の加工ステーションにおいて切断され、前記２つの加工ステーションにおける前記レーザ切断ヘッドは、第１の磁気ベルトセットおよび第２の磁気ベルトセットとそれぞれ協調して動作し、すなわち、前記２つの加工ステーションの前記レーザ切断ヘッドがそれぞれ切断動作手順において動作すると、前記２つの磁気ベルトセットは、それぞれ同期的および動的に伸長および収縮され、前記２つの切断領域において動作一式が完了するたびに、前記帯鋼は一段階前進し、前記２つの加工ステーションの前記切断ヘッドは、再び前記２つの磁気ベルトセットと協調して動作し、このサイクルが繰返され、前記第２の加工ステーションの前記レーザカッタ上の前記レーザ切断ヘッドは、最終的な切断を行って、最終的な加工済みシートを得て、前記加工済みシートを前記排出側の第２の磁気ベルトセットに搬送して出力することを特徴とする、請求項５に記載のレーザ切断方法。
8. 前記送り側および前記排出側の前記磁気ベルトセットの磁性は、前記電磁モジュールの制御によって活性化されたり不活性化されたりし、前記電磁モジュールは、前記磁気ベルトセットが静止しているときに、前記レーザ切断領域において完全にまたは部分的に磁化され、前記電磁モジュールは、前記磁気ベルトセットを伸長または収縮させる動的プロセスにおいて完全に消磁され、前記切断プロファイルによって形成される前記切断経路のために、磁気特徴情報に対応する前記磁気ベルトのための前記電磁モジュールのための磁気信号が、前記切断制御システムの制御下で前記電磁モジュールの前記磁性の制御を達成するようにプログラムされることを特徴とする、請求項５に記載のレーザ切断方法。

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