KR101264000B1 - 처리 기계에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 방법 - Google Patents

처리 기계에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 절단 장치에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하기 위한 방법과 관련되며, 이때 절단 대상 파이프 부품은 순서표로부터 선택된다. 본 발명은 파이프(들)의 길이가 측정되는 것과, 순서표의 하나 또는 여러 개의 상이한 파이프 부품 및/또는 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅(nesting)은, 파이프(들)의 길이를 측정하기에 앞서 하나 또는 여러 개의 파이프 부품에 대해 계산되고, 파이프(들)의 길이 측정 이후에, 이전에 계산된 네스팅 및 측정된 파이프 길이를 고려하여 절단 대상인 파이프 부품을 이용한 다양한 파이프 점유 변형이 계산되는 것과, 계산된 파이프 점유 변형들 중 하나가 "최적의 파이프 점유"로서 선택되는 것을 특징으로 한다.

Description

처리 기계에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 방법{METHOD FOR OPTIMIZING THE OCCUPANCY OF A PIPE OR SEVERAL PIPES WITH SEVERAL PIPE PARTS TO BE CUT FOR A PROCESSING MACHINE}
본 발명은, 처리 기계, 구체적으로 레이저 절단기에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 방법에 관한 것이며, 이때 절단 대상인 파이프 부품은 순서표로부터 선택되고, 또한 본 발명은 이러한 최적화 방법을 수행하기 위해 조정되는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
본 출원의 범위 내에서, 튜브는 그 길이가 일반적으로 그 단면보다 실질상 크고 실질상 구부러지지 않는 재료로 제작되는 긴 요소로서 정의된다. 파이프는 임의의 개방 단면 형상 또는 폐쇄 단면 형상을 가질 수 있으며, 원형 파이프 및 직사각형 파이프가 가장 일반적인 파이프이다. 레이저 절단에 의해 파이프들로부터 제작되는 파이프 형상의 요소는, 본 출원에서의 범위 내에서는 파이프 부품으로 지칭된다.
도 1은 "TruLaser Tube"로서 알려져 있는, 파이프(2)의 레이저 절단을 위한 처리 기계(1)를 도시한 것이며, 상기 처리 기계는 레이저 절단기라고 하고 임의의 단면 형상을 갖는 파이프를 처리하기 위한 것이다. 예시된 레이저 절단기(1)는, 레이저 절단기(1)에 절단 대상 파이프(2)를 측방향으로 공급하기 위한 공급 장치(3), 파이프(2)로부터 파이프 부품들을 레이저 절단하기 위한 처리 장치(4), 및 레이저 절단기(1)로부터 절단된 파이프 부품을 배출하기 위한 배출 장치(5)를 포함한다. 레이저 절단기(1)의 모든 주요 기능은 수치 제어 장치(6)에 의해 제어된다.
공급 장치(3)는, 공작물 이동 수단으로서의 역할을 하는 회전 및 이송 수단(7)과, 가이드 레일(9) 및 관통(push-through) 수단(10)을 구비한 머신 베드(8)를 포함한다. 회전 및 이송 수단(7)은 모터에 의해 구동되며, 가이드 레일(9) 상에서 이송 방향(11)으로 이동될 수 있다. 회전 및 이송 수단(7)은, 이송되는 파이프(2)를 마주보는 측부에 클램핑 수단(12)을 구비하며, 이 클램핑 수단은 회전축(13)의 방향으로 회전 가능하게 제어되고, 공급되는 파이프(2)를 외측으로부터 둘러싸서 파이프를 고정식으로 클램핑한다. 공급되는 파이프(2)는 머신 베드(8)에 통합된 공작물 지지부(14)에 의해 지지된다. 파이프(2)는 처리 장치(4)의 영역에서 관통 수단(10)을 통해 안내된다. 관통 수단(10)은, 클램핑된 파이프(2)가 이송 방향(11)으로 안내되고 고정식으로 클램핑되지 않는 방식으로 구성된다. 파이프(2)는 관통 수단(10)에서 회전축(13)을 중심으로 회전될 수 있다.
처리 장치(4)는, 레이저 비임(16)을 발생시키는 레이저 비임 소스(15), 처리용 헤드(17), 및 레이저 비임 소스(15)로부터 처리용 헤드(17)까지 레이저 비임(16)을 안내하는 비임 안내부(18)를 포함한다. 레이저 비임(16)은 처리용 헤드(17)를 빠져나가며, 클램핑된 파이프(2)의 외측 둘레면 상에 집중된다. 배출 장치(5)는 머신 베드(8)의 반대쪽을 향하는 관통 수단(10)의 측부 상에 마련되며, 파이프(2)로부터 절단된 파이프 부품 및 레이저 절단기(1)로부터의 나머지 파이프를 배출한다.
레이저 절단기(1)의 생산성을 높이기 위해, 도 1의 레이저 절단기(1)는, 파이프(2)를 자동으로 전달 위치(86)(도 3)로 전달하고 레이저 절단기(1)의 공급 장치(3)로 전달하는 자동화 요소로서 로딩 장치(19)를 구비한다. 레이저 절단기(1) 및 로딩 장치(19)로 이루어진 기계 장치는 유연 제작 셀(20)[약어로 FMC(Flexible Manufacturing Cell)]이라 불린다.
로딩 장치(19)를 통해 공급되는 파이프(2)가 전달 위치(86)에 위치하면, 회전 및 이송 수단(7)은 초기에 처리용 헤드로부터 멀리 떨어진 초기 위치에 있게 된다. 파이프를 처리하기 위해, 회전 및 이송 수단(7)은, 처리용 헤드(17)의 반대쪽에 있는 파이프(2)의 단부가 클램핑 수단(12) 내에 안착하게 될 때까지, 클램핑 수단(12)이 공급되는 파이프(2)를 향해 개방된 상태로 그 위치로부터 이동한다. 클램핑 수단(12)은 폐쇄되며, 파이프(2)는 이에 따라 회전 및 이송 수단(7)에 고정식으로 클램핑된다. 회전 및 이송 수단(7)과 파이프(2)는 처리용 헤드(17)를 향해 함께 이동한다. 이에 따라 처리용 헤드(17)를 향하는 파이프(2)의 단부는 초기에 관통 수단(10)으로 들어가며, 관통 수단(10)을 관통하여 이송 방향(11)으로 이동되고, 이때 파이프(2)는 관통 수단(10)에서 회전축(13)을 중심으로 회전하게 될 수 있다. 파이프(2)는 회전 및 이송 수단(7)의 이동을 통해 처리용 헤드(17)에 대해 요구되는 처리 위치(92)까지 이송 방향(11)으로 운반된다.
처리 기계는, 또한 NC 제어라고도 부르는 수치 제어에 의해 제어되며, 이때 NC는 영어 용어 "Numerical Control"의 약어이다. 1970년대 초반 이래로, 영구적으로 배선되는 NC 제어는, CNC(Computerized Numerical Control) 제어라고 불리는 컴퓨터 제어식 NC 제어로 대체되었다. 최신 NC 제어는 오직 마이크로프로세서 기술에 의해서만 좌우되며, 이런 이유로 용어 NC 제어와 CNC 제어는 실제로 유의어로서 사용된다. 마이크로프로세서 기술에 기초한 NC 제어의 한 가지 주요한 장점은, 다양한 소프트웨어 컴포넌트를 구현함으로써 특별한 처리 기계 및 생산 작업에 맞도록, 대량으로 이용 가능한 균일한 하드웨어 컴포넌트를 조정할 수 있다는 것이다. 최신 NC 제어의 현재 수준은, 예컨대 Manfred Weck가 저술한 교과서[Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme, volume 4, "Automatisierung von Maschinen und Anlagen(Automation and System)", Springer-Vorlag]에 설명되어 있다.
NC 제어는 일반적으로 3개의 제어 유닛으로 나뉜다.
- 데이터 입력 및 가시화 유닛으로서의 MMC(Man Machine Communication) 제어 유닛.
- 또한 SPS 혹은 PLC라고도 하는 중앙 제어 유닛으로서의 조정 제어 유닛. [이때 SPS는 영어 축약형이 PLC인 프로그램 가능한 논리 제어기(Programmable Logic Controller)에서의 "메모리 프로그램 가능한 제어(memory programmable control)"의 약어임]
- NC 제어 유닛
MMC 제어 유닛을 통해 입력되는 데이터 또는 제어 명령은 NC 제어 유닛에서 디코딩되며, 분리되고, 기하학 데이터, 기술 데이터 및 스위칭 기능에 따라 추가로 처리된다. 기하학 데이터는 툴 및 공작물이 이용되어야만 하는 경로(처리용 헤드 및 파이프의 이동)에 관한 경로 정보를 포함하는 반면, 기술 데이터는 예컨대 이송 속도 및 레이저 비임 파워와 같은 처리 데이터를 포함한다. 스위칭 명령은, 예컨대 툴 변경, 부품의 이송(파이프 로딩) 및 부품의 제거(파이프 부품 언로딩)를 제어한다. 스위칭 명령은, 처리 기계로부터의 반응과 명령이 링크되는 SPS 제어 유닛으로 전달되며, 점진적으로 처리되는 제어 프로그램에 따라 유닛이 스위칭되도록 하는 제어 명령으로 변환된다. 기하학 데이터 및 기술 데이터는, NC 제어 유닛에 의한 요청에 따라 처리 기계에 대해 대응하는 축방향 운동 명령을 발생시킨다. NC 제어 유닛 및 SPS 제어 유닛은 가시화를 위해 기계의 현재 상태를 MMC 제어 유닛에 전달한다.
3개의 제어 유닛, 즉 MMC 제어 유닛, SPS 제어 유닛 및 NC 제어 유닛은, 제한된 프로세서 파워로 인해 과거에는 별개의 프로세서의 형태(멀티 프로세서 기술)로 구현되었다. 최신 프로세서는 효율적이어서 심지어 하나의 단일 프로세서(소위 단일 프로세서 기술)도 요구되는 파워를 제공할 수 있다. 단일 프로세서 기술을 이용한 NC 제어의 경우, MMC 제어 유닛, SPS 제어 유닛 및 NC 제어 유닛은 요즈음 단지 소프트웨어 레벨에서만 구분된다.
처리 기계를 제어하기 위해, NC 제어는 또한 NC 프로그램이라고도 불리는 적절한 제어 프로그램을 필요로 한다. 처리 기계에 대한 각각의 명령은, DIN 코드로 인코딩되는 소위 함수의 형태로 표현된다. 각각의 처리 방법을 위해 사용되는 기본 함수는, 국제적인 지침, 특히 DIN 표준 66025에 언급되어 있다. 기본 함수는, 소정 위치에 대한 이동 정보, 부품(시트 메탈 부품, 파이프 부품)의 외형 프로파일을 나타내는 기하학 정보, 및 외형의 형성(예컨대, 레이저 절단)을 위한 기술 정보를 포함한다. DIN 코드로 정의되는 기본 함수 이외에, 처리 기계 제작자는 제작자의 처리 기계 및 관련 처리 방법을 위한 특수 NC 함수를 개발한다. 파이프의 레이저 절단에 있어서, 상이한 벽 두께로 인해, 예컨대 그 자체의 NC 함수를 통해 각각 액세스(access)될 수 있는 다양한 관통 방법이 요구된다.
NC 프로그램의 자동 생성을 위해, 기계 제작자 및 소프트웨어 회사는 소위 프로그래밍 시스템을 개발하였다. 프로그래밍 시스템은 기본 NC 함수 및 특수 NC 함수를 기억하고 있으며, 어떠한 기술 데이터가 요구되는지 그리고 어떠한 처리 규칙이 적용되는지를 기억하고 있다.
이러한 방식으로, 프로그래밍 시스템은 자동적으로 프로세스를 정의할 수 있고 NC 프로그램을 생성할 수 있다. 특수 NC 함수는, 프로그래머가 그 NC 함수의 DIN 코드를 기억하지 않고도 NC 함수를 이용할 수 있도록 하기 위해 프로그래밍 시스템에 저장되고 기록되어 있다. 요즈음, 프로그래머는 어떠한 전통적인 프로그램 지식도 필요로 하지 않으며, 프로그래머의 전문 지식은 오히려 최적의 처리 파라메타 및 처리 전략을 발견하는 것에 있다.
도 2는, 레이저 절단기(1) 및 유연 제작 셀(20)을 제어하기 위해 사용되는 모든 하드웨어 컴포넌트 및 소프트웨어 컴포넌트를 포함하는, 도 1의 레이저 절단기(1)의 수치 제어 장치(6)를 도시한 것이다.
하드웨어 측면에서, 수치 제어 장치(6)는, 예컨대 산업용 PC에 해당하는 제어 컴퓨터(31), 디스플레이 유닛으로서 스크린(33)을 구비하는 작동 수단(32), 및 입력 유닛으로서의 키보드(34)를 포함하는 MMC 제어 유닛(30)뿐만 아니라, 레이저 절단기(1) 및 유연 제작 셀(20)의 수동 작동을 위한 기계 제어 패널(35)과 NC 제어 유닛(37) 및 SPS 제어 유닛(38)이 통합되어 있는 NCU(Numerical Control Unit) 조립체(36)를 포함한다. 제어 장치(6)의 모든 하드웨어 컴포넌트는, 추가적인 제어 컴포넌트가 접속될 수 있는 버스 시스템(도시되지 않음)을 통해 네트워킹된다. MMC 제어 유닛(30), 그리고 NC 제어 유닛(37) 및 SPS 제어 유닛(38)를 갖춘 NCU 조립체(36)는, 이 실시예에서는 별개인 2개의 컴포넌트 형태로 구성된다. 변형례에 있어서, MMC 제어 유닛(30), NC 제어 유닛(37) 및 SPS 제어 유닛(38)은 별개인 3개의 컴포넌트 형태로 구성될 수도 있고, 단일 프로세서 기술을 위한 하나의 공통 프로세서로서 구성될 수도 있다. 제어 컴퓨터(31) 및 NCU 조립체(36)는 레이저 절단기(1)와 관련된 스위치 캐비닛(도시되지 않음)에 배치될 수 있다.
소프트웨어 측면에서, 수치 제어 장치(6)는, 자동화 컴포넌트[로딩 장치(19)]를 제어하기 위한 작동 소프트웨어뿐만 아니라, 유연 제작 셀을 위한 작동 소프트웨어(39)(제작 셀 작동 소프트웨어, FMC 소프트웨어)로서 조합되는 업무(job) 관리용 소프트웨어 모듈, 툴 관리용 소프트웨어 모듈 및 팰릿(pallet) 관리용 소프트웨어 모듈을 포함한다. 제작 셀을 위한 FMC 소프트웨어(39) 이외에, 레이저 절단기를 위한 작동 소프트웨어(40)(기계 작동 소프트웨어, MMC 소프트웨어), NC 프로그램을 관리하기 위한 프로그램 관리부(41), 및, 필요에 따라 예컨대 프로그래밍 시스템(42)과 같은 추가적인 애플리케이션이 제어 컴퓨터(31)에 설치된다.
절단 대상 파이프 부품을 위한 프로그래밍 시스템에서 NC 부품 프로그램이라 불리는 NC 프로그램을 생성할 수 있도록 하기 위해, 프로그래머는 프로그래밍 시스템에 로딩되는 파이프 부품의 설계 도면을 필요로 한다. 파이프 부품은 구성 시스템(43)(CAD 시스템) 또는 조합된 구성 및 프로그래밍 시스템(44)(CAD/CAM 시스템)에 의해 구성되며, 이때 약어인 CAD 및 CAM은 컴퓨터 지원 설계(Computer Aided Design) 및 컴퓨터 지원 제작(Computer Aided Manufacturing)을 의미한다. 최종 설계 도면은 이러한 목적으로 네트워크(45)에 마련되는 공용 CAD 데이터 저장장치(46)에 저장되며, 프로그래머는 필요할 때 이 저장장치에 액세스할 수 있다.
파이프 부품의 레이저 절단을 위한 NC 부품 프로그램은 2가지 상이한 방식으로 생성될 수 있다. 제1의 경우에 있어서, NC 부품 프로그램은 프로그래밍 시스템에 의해 작업 준비 중에 생성되며, 수치 제어 장치(6)에 전달된다. 사전에 읽어들인 NC 부품 프로그램은 이후에 작동 수단(32)을 통해 변경될 수도 있고 정정될 수도 있다. 제2의 경우에 있어서, 기계 조작자는 MMC 제어 유닛(30)의 작동 수단(32)에서 NC 부품 프로그램을 수동으로 생성한다. 도 2에 도시된 실시예에서는, 프로그래밍 시스템(42) 이외에도, 조합된 구성 및 프로그래밍 시스템(44)(CAD/CAM 시스템) 그리고 순수한 프로그래밍 시스템(47)(CAM 시스템)의 형태로 제어 컴퓨터(31) 상의 네트워크(45)에 추가적인 프로그래밍 시스템이 설치된다. 제어 컴퓨터(31) 및 프로그래밍 시스템(42, 44, 47)은, 프로그래머 및 기계 조작자가 액세스할 수 있는 CAM 데이터 저장장치(48)에 접속된다. 프로그래머는 최종 NC 부품 프로그램을 CAM 데이터 저장장치(48)에 저장한다. 기계 조작자는 CAM 데이터 저장장치(48)에 액세스할 수 있으며, NC 부품 프로그램을 CAM 데이터 저장장치(48)로부터 제어 컴퓨터(31)의 프로그램 관리부(41)로 내보낼 수 있다. 프로그램 관리부(41)로의 NC 부품 프로그램의 데이터 전달은 또한 CD ROM 또는 USB 스틱과 같은 저장 매체를 통해 이루어질 수 있으며, 이에 따라 CAM 데이터 저장장치(48)에 저장되어 있지 않은 NC 부품 프로그램을 프로그램 관리부(41)로 내보내는 것도 또한 가능하다.
레이저 절단기(1) 상에서 파이프 부품을 제조하기 위해, 기계 조작자는 FMC 소프트웨어(39)에서 도 1에 개략적으로 나타낸 순서표(49)를 작성하며, 이 순서표에서는 관련 NC 부품 프로그램의 프로그램명 이외에도 파이프 부품의 양을 나타내는 부품 순서(49a, 49b)가 각각의 파이프 부품에 대해 생성된다. 이러한 생성 중에, 부품 순서(49a, 49b)는 "차단" 또는 "승인" 상태와 관련된다. 단지 승인된 부품 순서, 즉 "승인" 상태인 부품 순서만이 레이저 절단기(1) 상에서 처리된다. 차단된 부품 순서, 즉 "차단" 상태인 부품 순서는 처리될 수 없으며, 이에 따라 자동 파이프 점유에서 고려되지 않는다. FMC 소프트웨어(39)는, 승인된 부품 순서가 레이저 절단기(1)에서 처리되는 동안 순서표(49)에는 "작동중" 상태가 표시된다. 적절하게 처리된 부품 순서는 순서표(49)에서 "완료" 상태로 표시된다. 순서표(49)의 모든 상이한 파이프 부품 및 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅의 계산은 기계 조작자에 의해 개시될 수 있다.
도 3은 도 1의 레이저 절단기(1)의 로딩 장치(19)를 나타낸 것이다. 로딩 장치(19)는 파이프(2)를 수용하기 위한 번들링 리세스(80; bundling recess), 번들링 리세스(80)로부터 파이프(2)를 분리하기 위한 분리 수단(81), 분리된 파이프를 들어올리기 위한 리프팅 수단(82), 및 파이프(2)를 레이저 절단기(1)의 공급 장치(3)에 전달하기 위한 그리퍼(84; gripper)를 갖춘 전달 수단을 포함한다. 파이프는 최대 수 센티미터까지 길이가 상이할 수 있기 때문에, 로딩 장치(19)는 파이프의 길이를 측정하기 위한 측정 수단(85)을 더 포함한다. 회전 및 이송 수단(7)에 대한 파이프의 전달 위치(86)의 X 위치[이송 방향으로의 위치(11)]를 결정하기 위해 길이를 측정해야만 한다.
레이저 절단기(1) 상에서 파이프를 처리하는 동안, 또는 나머지 파이프를 언로딩하는 동안, 다음 파이프의 로딩 프로세스가 준비된다. "로딩 준비" 프로세스는, 측정 위치(87)를 통해 번들링 리세스(80)로부터 대기 위치(88)로 파이프(2)를 이동시키기 위해 요구되는 방법 단계를 포함한다. 파이프는, 대기 위치(88)에 도달할 때까지, 기계 가공 중에 이송되고 측정된다.
레이저 절단기(1) 상에서 처리되도록 마련되는 여러 개의 파이프(2)는 번들링 리세스(80)에 위치하게 된다. 파이프(2)는 번들링 리세스(80)로부터 분리 수단(81)에 자동적으로 전달된다. 본 실시예의 분리 수단(81)은 축적 섹션(89)으로서의 제1 전달 섹션 및 분리 섹션(90)으로서의 제2 전달 섹션을 구비한다. 축적 섹션(89) 및 분리 섹션(90)은, 서로에 대해 평행하며 서로를 가로질러 연장되는 모터 구동식 컨베이어 체인을 포함한다. 축적 섹션(89) 상에 배치되는 파이프(2)는 분리 섹션(90)에 전달된다. 파이프(2)들은 멀리 인출되고, 이에 따라 축적 섹션(89)에 대해 분리 섹션(90)의 전달 속도를 빠르게 함으로써 분리된다.
리프팅 수단(82)은, 측정 수단(85)을 이용하여 파이프(2)의 길이가 측정되는 측정 위치(87)로 하나의 단일 파이프(2)를 들어올리기 위해 분리 섹션(90)의 단부에 마련된다. 길이의 측정은, 전기 탐지식 스위치에 대한, 압력 센서가 마련되는 치형 벨트 구동부의 이동을 통해 자동적으로 행해진다. 파이프의 측정된 길이값은 측정 수단(85)에 의해 레이저 절단기(1)의 수치 제어 장치(6)에 전달된다. 전달 수단(83)의 그리퍼(84)는 기본 위치(91)로부터 측정 위치(87)로 이동하며, 파이프의 길이 측정이 완료된 후에 파이프(2)를 인계하고, 로딩 프로세스가 승인될 때까지 파이프가 그대로 유지되는 대기 위치(88)로 파이프(2)와 함께 이동한다. 파이프(2)와 함께 그리퍼(84)가 대기 위치(88)에 배치되면, "로딩 준비" 프로세스가 종료된다.
로딩 프로세스의 승인 이후, 그리퍼(84)는, 측정 완료된 파이프가 그리퍼(84)에 의해 회전 및 이송 수단(7)으로 전달되는 전달 위치(86)로 이동한다. 파이프(2)가 전달 위치(86)에 있을 때, 파이프는 접근하는 회전 및 이송 수단(7)의 클램핑 수단(12)에 의해 클램핑된다. 그리퍼(84)는 그리퍼의 기본 위치(91)로 복귀한다. 로딩 프로세스는 종료되며, "파이프 로딩 종료" 메시지가 MMC 제어 유닛(30)의 스크린(33)에 표시된다.
도 1의 통상적인 레이저 절단기(1)에서, 여러 개의 파이프 부품으로 전달되어야 하는 파이프의 점유는, 관련된 프로그래밍 시스템(42, 44, 47) 또는 제어 컴퓨터(31)의 FMC 소프트웨어(39)에서 생성된다.
통상적인 레이저 절단기(1) "TruLaser Tube"에 의해 사용되는 프로그래밍 시스템 "TruToPs Tube"는, 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 파이프의 점유를 최적화하기 위해 네스팅 모듈(nesting module) "TubeLink"를 선택적으로 포함한다. 도 4는 파이프 점유를 최적화하기 위한, TubeLink로 알려진 방법의 개별적인 방법 단계의 흐름도를 도시한 것이다. 제1 단계(S1)에서, 프로그래머는 네스팅 옵션을 결정하며, 이때 프로그래머는 절단 대상 파이프의 최소 파이프 길이, 파이프 부품들 사이의 거리 및 "최소 나머지 길이"로서 클램핑 수단(12)의 데드 영역(dead area)에 있는 처리될 수 없는 파이프 부분의 길이를 특정한다. 제2 단계(S2)에서, 프로그래머는 새로운 제작 패키지를 생성하거나 기존의 제작 패키지를 개방하고 제3 단계(S3)에서 개방된 제작 패키지에 네스팅 대상인 파이프 부분의 NC 부품 프로그램을 포함한다. 제4 단계(S4)에서, 제작 패키지가 요구되는 모든 NC 부품 프로그램을 포함하는지 여부를 점검한다. 제4 단계(S4)의 시험 결과가 아니오(N)라면, 상기 방법은 제3 단계(S3)로 계속되며, 추가적인 NC 부품 프로그램이 제작 패키지에 포함된다. 제4 단계(S4)의 시험 결과가 예(J)라면, NC 부품 프로그램 및 이에 따른 파이프 부품이 요구되는 순서로 배치되어 있는지를 제5 단계(S5)에서 검토한다. 네스팅 대상인 파이프 부품은 제작 패키지에 기록된 바와 동일한 시퀀스로 파이프 상에 배치된다. 제5 단계(S5)의 시험 결과가 아니오(N)라면, 프로그래머는 NC 부품 프로그램의 재정렬을 통해 제작 패키지에서의 파이프 부품의 순서를 제6 단계(S6)에서 변경한다. 제5 단계(S5)의 시험 결과가 예(J)일 때 또는 제6 단계(S6) 이후에, 이전의 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅은 제7 단계(S7)에서 계산된다. 네스팅은, 이송 방향(11)으로의 파이프 부품의 변위(X-오프셋) 및 회전축(13)을 중심으로 한 회전(A-오프셋)에 의해 정의된다. 제8 단계(S8)에서, 파이프 부품들이 1보다 큰 양으로 제작되는지 여부를 점검한다. 제8 단계(S8)의 시험 결과가 예(J)라면, 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅은 제9 단계(S9)에서 계산된다. 제8 단계(S8)의 시험 결과가 아니오(N)일 때 또는 제9 단계(S9)에 후속하여, 제7 단계(S7)로부터의 모든 네스팅 결과, 필요하다면 제9 단계(S9)의 모든 네스팅 결과가 제10 단계(S10)에서 저장된다. 제11 단계(S11)에서, 추가적인 파이프 부품이 현재의 파이프 부품 이후에 배치되는지를 점검한다. 제11 단계(S11)의 시험 결과가 예(J)라면, 상기 방법은 제7 단계(S7)로 계속되며, 이전의 파이프 부품에 대한 추가적인 파이프 부품의 네스팅이 계산된다. 제11 단계(S11)의 결과가 아니오(N)일 때, 제작 패키지는 제12 단계(S12)에서 완전한 파이프 점유로서 저장된다. 제12 단계(S12) 이후, 파이프 점유를 최적화하기 위한 통상의 방법이 종료된다.
대안적인 방식에 있어서, 통상적인 레이저 절단기(1) "TruLaser Tube"의 파이프 점유는, FMC 소프트웨어(39)에 의한 순서표(49)의 생성 이후에 행해진다. 절단 대상 파이프 부품이 파이프 상에 배치되는 순서는 4가지 점유 유형, 즉 "고정식 점유", "무단 처리", "필러 부품(filler part)을 이용하는 무단 처리" 및 "최장 파이프 부품 우선" 중 하나에 의해 결정되며, 점유 유형이 "고정식 점유"인 경우 파이프 순서는 기계 조작자에 의해 수동으로 생성되고 다른 점유 유형에 있어서는 이 순서가 FMC 소프트웨어(39)에 의해 자동으로 생성된다. 점유 유형이 "고정식 점유"인 경우, NC 부품 프로그램 또는 파이프 부품은 프로그램 관리부(41)로부터 파이프까지 수동으로 이동되며, 파이프 순서로서 생성되고 저장된다. 파이프 순서는, 지정된 양의 파이프 부품에 도달할 때까지 연속적으로 처리된다. 이러한 점유 유형은 주로 조립체에서의 파이프 부품의 제작에 적합하다. 점유 유형이 "무단 처리"인 경우, 자동적인 파이프 점유를 위해 "승인" 상태인 모든 부품 순서가 그 시퀀스 번호에 따라 사용되며, 이러한 부품 순서는 파이프 상에 차례로 배치된다. "차단" 상태인 부품 순서는 파이프 점유에 있어서 차단되며, 자동적인 파이프 점유에서 고려되지 않는다. 파이프의 전체 길이를 초과하면, 최종 파이프 부품은 제거되며, 파이프 부품의 시퀀스는 파이프 순서의 형태로 저장된다. 생성되는 파이프 순서의 번호는 "승인" 상태일 때 모든 부품 순서를 처리하기 위해 요구되는 숫자에 상응한다. 점유 유형이 "필러 부품을 이용한 무단 처리"인 경우, 파이프 점유는 초기에는 "무단 처리"와 유사하게 행해진다. 파이프의 사용을 개선하기 위해, 짧은 파이프 부품을 위한 부품 순서를 검색한다. 이들 짧은 파이프 부품은, 부품 순서가 오로지 그 시퀀스 번호에 따라 파이프로 이동될 때 "무단 처리"의 점유 유형에서 여분의 파이프로서 형성되는 파이프 상의 여전히 이용 가능한 영역으로 필러 부품으로서 이동된다. "최장 파이프 부품 우선"의 점유 유형에 있어서, 파이프 부품 길이에 따라 정렬되는 "승인" 상태의 모든 부품 순서는 자동 파이프 점유를 위해 사용된다. 상기 파이프 점유는, 요구되는 수량을 달성하였거나 또는 파이프의 전체 길이를 초과할 때까지 서로 이웃하게 배치되는 최장 파이프 부품으로부터 시작된다. 최장 파이프 부품의 수량에 도달하면, 요구되는 수량에 도달하였거나 파이프의 전체 길이가 초과될 때까지 다음 짧은 파이프가 파이프 상에 배치된다.
통상적인 네스팅 모듈 "TubeLink"는 파이프 상에 서로 이웃하게 배치되는 2개의 파이프 부품의 네스팅을 최적화한다. 4개의 점유 유형 각각에 있어서, 파이프 부품은 소위 직사각형 점유에 따라 배치되며, 이때 파이프 부품은 전개된 상태에서 직사각형으로서 도시되어 있고, 직사각형의 변은 초기 형상 및 최종 형상의 외측점에 의해 결정된다.
이와 대조적으로, 본 발명의 기본적인 목적은 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 방법을 더욱 개선하는 것이며, 이에 따라 실제 파이프 길이를 고려한다.
이러한 목적은, 파이프(들)의 길이를 측정하고, 파이프(들)의 길이를 측정하기에 앞서 순서표의 하나 이상의 파이프에 대해 순서표의 하나 이상의 다른 파이프 부품 및/또는 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅을 계산하며, 파이프(들)의 길이 측정 이후에, 이전에 계산된 네스팅 및 측정된 파이프 길이를 고려하여 절단 대상 파이프를 이용한 다양한 파이프 점유 변형을 계산하고, 계산된 파이프 점유 변형 중 하나를 "최적의 파이프 점유"로서 선택한다는 점에서, 본 발명에 따라 달성된다. 모든 계산된 파이프 점유 변형으로부터 파이프 부품의 최대 합(파이프 부품의 최대 개수)을 갖는 파이프 점유 변형이 바람직하게는 "최적의 파이프 점유"로서 선택된다. 파이프 부품의 최대 합이 동일한 여러 가지 계산된 파이프 점유 변형 중에서 파이프 점유 길이가 최소인 파이프 점유 변형을 "최적의 파이프 점유"로서 선택하는 것이 바람직하며, 이에 따라 추가적인 처리를 위한 여분의 파이프 길이는 바람직하게는 최대가 된다.
2개의 파이프 부품이 네스팅되어 있을 때, 가능한 회전 및/또는 다른 파이프 부품에 대한 하나의 파이프 부품의 변위가 계산된다. 파이프 부품이 회전되고/회전되거나 변위될 수 있는지 그리고 파이프 부품이 어느 정도로 회전되고/회전되거나 변위될 수 있는지는, NC 부품 프로그램을 생성할 때 "A-오프셋에 관한 회전 가능성" 및 "X-오프셋에 관한 변위 가능성" 특성을 통해 프로그래머에 의해 결정된다. 특성 "경사 가능성 또는 반사 가능성(mirrorable)"은 파이프 부품이 수평으로 기울어져 있을 수 있는지를 정한다. 경사진 파이프 부품의 경우, 초기 형상 및 최종 형상은 경사지지 않은 파이프 부품에 대해 상호 교환되며, 회전축(13)을 중심으로 180 도 회전된다. 경사 가능한 파이프 부품에 대해 네스팅을 계산함에 있어서, 가능한 회전 및 변위는 경사지지 않은 파이프 부품과 경사진 파이프 부품 양자 모두에 대해 계산된다.
본 발명에 따르면, 파이프 점유를 최적화하기 위해 그리고 파이프 부품의 시퀀스를 결정하기 위해 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 실제 파이프 길이를 고려한다.
네스팅은 바람직하게는 승인된 부품 순서가 마련된 순서표의 각각의 파이프 부품에 대해 계산된다. 네스팅은, 특히 승인된 부품 순서가 마련된 순서표의 모든 상이한 파이프 부품 및 동일한 파이프 부품에 대해 계산되며, 필요하다면 차단된 부품 순서가 마련된 순서표의 모든 상이한 파이프 부품에 대해 계산된다.
파이프 점유 변형의 계산은, 측정된 파이프 길이가 레이저 절단기의 수치 제어 장치에 전달되자마자 개시되는 것이 유리하다.
다양한 파이프 점유 변형의 계산은, 유리하게는, 파이프가 전달 위치에 배치되고 레이저 절단기의 공급 장치에 전달되거나 또는 사전에 설정된 시간이 경과되거나 또는 파이프가 처리 위치에 배치되자마자 종료된다.
또한, 본 발명은, 마지막으로, 프로그램이 데이터 처리 시스템에서 실행될 때 전술한 최적화 방법의 모든 단계를 수행하도록 조정되는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체와 관련된다.
본 발명의 추가적인 장점은 청구범위, 상세한 설명 및 도면으로부터 유추될 수 있다. 전술한 특징 및 이하의 특징은, 개별적으로, 또는 임의의 조합으로 집합적으로 사용될 수 있다. 도시되고 설명된 실시예는 총망라된 것으로 이해되어서는 안 되며, 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 특징을 갖는다.
본 발명에 따르면, 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 더욱 개선된 방법을 얻을 수 있다.
도 1은 파이프를 절단하기 위한 통상적인 레이저 절단기를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 통상적인 레이저 절단기의 수치 제어 장치를 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 통상적인 레이저 절단기의 로딩 장치를 도시한 것이다.
도 4는 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 경우에 파이프의 점유를 최적화하기 위한 통상적인 방법의 개별 단계의 흐름도를 도시한 것이다.
도 5는 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 경우에 파이프의 점유를 최적화하기 위한 본 발명의 방법의 개별 단계의 흐름도를 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6d는, 길이가 상이한 2개의 파이프 부품의 예(도 6a) 및 파이프의 "최적 점유"의 결정(도 6c, 도 6d)과 함께 본 발명에 따른 예비 계산(도 6b)을 행하는 것을 도시한 것이다.
도 5는, 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 파이프의 점유를 최적화하는 본 발명의 방법의 개별적인 방법 단계(S21 내지 S33)를 흐름도의 형태로 도시한 것이다. 본 발명의 방법은 단계들(S21 내지 S25)로 이루어진 제1 프로세스 스테이지, 파이프의 길이 측정[단계들(S26 내지 S27)], 및 단계들(S28 내지 S33)로 이루어진 제2 프로세스 스테이지를 포함한다. 제1 프로세스 스테이지는 길이 측정에 앞서 행해지며, 제2 프로세스 스테이지는 파이프의 길이 측정 이후에 행해진다.
제1 단계(S21)에서, 절단 대상 파이프 부품의 부품 순서가 생성되고 FMC 소프트웨어(39)의 순서표(49)에서 승인되며, 이때 부품 순서는 또한 관련된 NC 부품 프로그램의 프로그램명 이외에도 절단 대상인 파이프 부품의 양을 지정한다. 부품 순서를 생성하기 위해 요구되는 파이프 부품의 NC 부품 프로그램이 제어 컴퓨터(31)의 프로그램 관리부(41)에 포함되어 있지 않은 경우, NC 부품 프로그램은 부품 순서가 생성될 때 프로그램 관리부(41)로 내보내진다. 제2 단계(S22)에서, "승인" 상태인 순서표의 다른 파이프 부품에 대해 그리고 동일한 파이프 부품에 대해 이러한 파이프 부품의 네스팅이 행해졌는지를 점검하며, 네스팅 결과가 이미 존재하는지를 점검한다. 2개의 파이프 부품이 네스팅되어 있을 때, 다른 파이프 부품에 대한 하나의 파이프 부품의 임의의 가능한 회전(A-오프셋) 및/또는 변위(X-오프셋)가 계산된다. 파이프 부품이 회전되고/회전되거나 변위될 수 있는지 그리고 파이프 부품이 어느 정도로 회전되고/회전되거나 변위될 수 있는지는, NC 부품 프로그램을 생성하는 동안 "A-오프셋에 관한 회전 가능성" 및 "X-오프셋에 관한 변위 가능성" 특성을 통해 프로그래머에 의해 결정된다. 회전능력은, 예컨대 종방향으로 용접 시임을 갖는 파이프에 있어서 중요하다. 모든 절단된 파이프 부품의 종방향 시임이 동일한 방향일 때, 이들 파이프 부품은 파이프 점유 중에 서로에 대해 회전되어서는 안 되며, 이들 파이프 부품은 회전 불가능하다. 변위 가능성은, 예컨대 초기 형상 및 최종 형상의 영역에서 표면 품질에 대한 요구가 높은 파이프 부품에 있어서 중요하다. 레이저 비임이 초기 형상 및 최종 형상을 관통할 때, 레이저 비임의 일부가 주로 반대쪽 파이프 내측에서 파이프에 가해지며, 이는 그 위치에서 파이프 부품의 변색을 초래할 수 있다. 초기 형상 및 최종 형상의 영역에서 파이프 부품의 변색이 바람직하지 않은 경우, 파이프 부품은 모든 범위에서 또는 단지 제한된 범위에서 변위되지 않아야만 한다. 상기 네스팅은, 초기 형상 및 최종 형상을 갖는 3차원 파이프 부품을 2차원 평면으로 전개하는 것에 기초한다. 단계(S22)의 시험 결과가 아니오(N)이고 파이프 부품이 네스팅되어 있지 않거나 또는 단지 불완전하게 네스팅되어 있는 경우, 동일한 파이프 부품 및 순서표의 모든 승인된 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅은 제3 단계(S23)에서 계산되며, 네스팅 결과(X-오프셋 및 A-오프셋)는 제4 단계(S24)에서 저장된다. 단계들(S23 및 S24)은 예비 계산이라 불린다. 단계(S24) 이후 또는 단계(S22)의 시험 결과가 예(J)일 때, 단계(25)에서는, 부품 순서가 생성되어 있는지와 절단 대상인 모든 파이프 부품에 대해 순서표에 승인되어 있는지를 점검한다. 단계(S25)의 시험 결과가 아니오(N)일 때, 제1 프로세스 스테이지는 단계(S21)로 계속되며, 파이프 부품에 대한 추가적인 부품 순서가 생성되고 순서표에서 승인된다. 단계(S25)의 시험 결과가 예(J)이고 절단 대상인 모든 파이프 부품의 부품 순서가 생성되어 있으며 순서표에 승인되어 있을 때, 파이프 점유를 최적화하기 위한 본 발명의 방법 중 제1 프로세스 스테이지가 종료된다.
제6 단계(S26)에서, 파이프의 길이가 측정되며, 측정된 파이프 길이값은 제7 단계(S27)에서 측정 수단(85)으로부터 레이저 절단기(1)의 수치 제어 장치(6)로 전달된다.
본 발명의 방법의 제2 프로세스 스테이지는, 수치 제어 장치(6)가 단계(S27)에서 파이프 길이의 측정값을 수신한 이후에 시작된다. 제8 단계(S28)에서, 제1 파이프 점유 변형이 결정되며, 이를 위해 제1 프로세스 스테이지의 예비 계산[단계들(S23 및 S24)]으로부터의 네스팅 결과에 의해 파이프 부품의 길이의 합(파이프 부품의 합) 및 이에 따른 파이프 점유 길이가 계산된다. 제1 파이프 점유 변형은 파이프 점유 길이 및 파이프 부품의 합과 함께 제9 단계(S29)에서 "최적의 파이프 점유"로서 저장된다. 제10 단계(S30)에서, 파이프 점유 변형의 계산이 중단되었거나 종료되었는지를 점검한다. 단계(S30)의 시험 결과가 예(J)이고 파이프 점유 변형의 계산이 종료되면, 파이프 점유를 최적화하기 위한 본 발명의 방법은 종료되며, 단계(S29)에서 "최적의 파이프 점유"로서 저장된 파이프 점유 변형이 최적화 방법의 결과를 나타낸다. 단계(S30)의 시험 결과가 아니오(N)이고 추가적인 파이프 점유 변형의 계산이 계속되면, 제11 단계(S31)에서 추가적인 파이프 점유 변형이 결정되며, 이를 위해 단계(S23)의 네스팅 결과에 의해 파이프 점유 길이 및 파이프 부품의 합이 계산된다. 제12 단계(S32)에서, 추가적인 파이프 점유 변형의 파이프 부품의 합은 단계(S29)에서 저장된 "최적의 파이프 점유"의 파이프 부품의 합과 비교된다. 단계(S32)의 비교 결과, 추가적인 파이프 점유 변형의 파이프 부품의 합이 "최적의 파이프 점유"의 파이프 부품의 합보다 작다면(N), 추가적인 파이프 점유 변형은 거절되며, 본 발명의 방법은 단계(S30)로 계속된다. 그러나, 단계(S32)의 비교 결과, 추가적인 파이프 점유 변형의 파이프 부품의 합이 "최적의 파이프 점유"의 파이프 부품의 합보다 크면(J), 본 발명의 방법은 단계(S29)로 계속되며, 이제 파이프 점유 길이 및 파이프 부품의 합을 이용한 추가적인 파이프 점유 변형은 "최적의 파이프 점유"로서 저장된다. 단계(S32)의 비교 결과, 추가적인 파이프 점유 변형의 파이프 부품의 합이 "최적의 파이프 점유"의 파이프 부품의 합에 상응하면, 즉 동일하면(G), 단계(S31)에서 계산된 파이프 점유 길이는 제13 단계(S33)에서 "최적의 파이프 점유"의 파이프 점유 길이와 비교된다. 단계(S33)의 비교 결과 더 크거나 동일하면(N), 단계(S31)에서 결정된 파이프 점유 변형은 거절되며, 본 발명의 방법은 단계(S30)로 계속된다. 단계(S33)의 비교 결과가 더 작다면(J), 본 발명의 방법은 단계(S29)로 계속되며, 파이프 점유 길이 및 파이프 부품의 합을 이용한 추가적인 파이프 점유 변형이 이제 "최적의 파이프 점유"로서 저장된다. 다른 모든 계산된 파이프 점유 변형과의 비교에 있어서, "최적의 파이프 점유"는, 예컨대, 파이프 부품의 합이 최대이며, 파이프 부품의 합이 동일하면 파이프 점유 길이가 최소인 것을 특징으로 한다. 여러 개의 파이프에 대한 파이프 점유가 최적화될 때(교차 파이프 최적화 방법), 파이프 부품을 다른 파이프 상에 배치하는 것이 더욱 양호한 경우에는, 파이프에 대한 "최적의 파이프 점유" 관련 기준으로서 파이프 부품의 최대 합을 사용하지 않는 것도 또한 가능하다.
예비 계산에 대한 시간을 제한하기 위해, 도 5에 도시된 파이프 점유를 최적화하기 위한 본 발명의 방법은, 단지 순서표의 승인된 부품 순서만을 사용하며, 즉 "승인" 상태인 부품 순서만을 사용한다. 예비 계산에 대한 시간이 충분하면, 차단된 부품 순서, 즉 "차단" 상태인 부품 순서에 대한 파이프 부품의 네스팅을 또한 승인된 부품 순서에 추가하여 계산할 수 있다. 이미 관련된 NC 부품 프로그램을 프로그램 관리부(41)로 내보내는 동안, 동일한 파이프 부품에 대해 그리고 다른 파이프 부품에 대해 파이프 부품의 네스팅을 계산하는 것도 또한 가능하다. 이러한 경우에 있어서, 요구되는 시간 및 저장 공간은 현저하게 증가할 수 있다.
하나의 부품 순서는 보통 관련된 NC 부품 프로그램명으로 인해 명확하게 특징이 결정되는 하나의 단일 파이프 부품에 해당한다. 파이프 부품이 조립체에서 제작되어야 하는 경우, 조립체의 다양한 파이프 부품은 하나의 순서로 결합될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 하나의 순서는 개별적인 파이프 부품의 모든 NC 부품 프로그램을 포함한다.
파이프 부품에 대한 부품 순서는 반드시 FMC 소프트웨어(39)에서 생성될 필요는 없으며, 프로그래밍 시스템에 있어서 FMC 소프트웨어(39)의 외부에서 생성될 수 있다. 후속하여 순서표는 NC 부품 프로그램과 함께 FMC 소프트웨어(39)로 내보내진다. 서로에 대한 파이프 부품의 네스팅은 또한 프로그래밍 시스템에서 계산될 수 있다. 네스팅 결과는 이제 순서표와 함께 FMC 소프트웨어(39)로 내보내진다.
도 6a 내지 도 6d는, 긴 제1 파이프 부품(100)의 길이가 LA=55 cm이고 짧은 제2 파이프 부품(101)의 길이가 LB=45 cm인 예를 통해, 파이프 점유에 관한 본 발명의 최적화 방법 중 제1 프로세스 스테이지(도 6b 참고)의 예비 계산 단계(S23) 및 제2 프로세스 스테이지(도 6c 및 도 6d 참고)의 단계(S28 내지 S33)가 수행되는 방식을 도시한 것이다. 파이프 부품(100, 101)은 각각 4개가 제작된다. 측정된 파이프 길이는 185 cm이며, 클램핑 수단(12)의 데드 영역은 10 cm이다.
도 6a는 파이프 부품(100, 101)을 그 초기 형상 및 최종 형상으로 도시한 것이다. 제1 파이프 부품(100)은 초기 형상(102)에서 90 도로 분리되는 절단부를 가지며, 최종 형상(103)에서 45 도로 분리되는 절단부를 갖는 반면, 제2 파이프 부품(101)은 초기 형상(104)에서 45 도로 분리되는 절단부를 가지며, 최종 형상(105)에서 63 도로 분리되는 절단부를 갖는다. 2개의 파이프 부품(100, 101)의 최종 형상(103, 105)은 90 도가 아닌 경사진 섹션을 나타내기 때문에, 2개의 파이프 부품(100, 101)은 "절단 가능하지 않다". 파이프 부품은, 클램핑 수단(12)의 데드 영역에 절단된 외형이 존재하지 않고 파이프 부품의 최종 형상이 90 도로 분리된 절단부를 나타내며 파이프 단부와 일치할 때 절단 가능한 것으로 정의된다.
도 6b는 아래에 2개의 파이프 부품(100, 101)의 4가지 상이한 배치를 도시한 것인데, 배치(106)는 2개의 긴 파이프 부품(100)을 도시한 것이고, 배치(107)은 하나의 긴 파이프 부품(100) 및 하나의 짧은 파이프 부품(101)을 도시한 것이며, 배치(108)는 하나의 짧은 파이프 부품(101) 및 하나의 긴 파이프 부품(100)을 도시한 것이고, 배치(109)는 2개의 짧은 파이프 부품(101)을 도시한 것이다. 예비 계산[단계들(S23 및 S24)]의 범위 내에서, 파이프 부품들(100, 101) 사이의 가능한 변위 및/또는 회전이 계산된다. 파이프 직경이 10 cm이면, 다음의 변위를 얻게 된다. 즉 XAA=0 cm, XAB=10 cm, XBA=0 cm 및 XBB=5 cm. 제1 파이프 부품(100) 또는 제2 파이프 부품(101) 뒤에 제1 파이프 부품(100)이 배치되면[배치(106, 108) 참고], 초기 형상(102)(XAA=XBA=0 cm) 및 파이프 부품(100)의 파이프 부품 점유 길이는 줄어들지 않기 때문에, 90 도로 분리되는 절단부로 인해 변위는 가능하지 않게 된다. 제2 파이프 부품(101)이 제1 파이프 부품(100) 뒤에 배치되는 경우[배치(107) 참고], 제2 파이프 부품(101)의 파이프 부품 점유 길이는 XAB=10 cm만큼 줄어, 35 cm로 줄어든다. 2개의 짧은 파이프 부품(101)이 전후로 배치되는 경우[배치(109) 참고], 제2 파이프 부품(101)의 파이프 부품 점유 길이는 XBB=5 cm만큼 줄어들며, 즉 40 cm로 줄어든다.
도 6c 및 도 6d는 단계(S28 및 S31)에 대한 파이프 점유 변형이 결정되는 방식을 트리 구조(110, 111)로 도시한 것이며, 도 6c는 긴 제1 파이프 부품(100)에 기초한 파이프 점유 변형을 도시한 것이고, 도 6d는 짧은 제2 파이프 부품(101)에 기초한 파이프 점유 변형을 도시한 것이다. 파이프 점유 길이가 파이프의 측정된 전체 길이를 초과하는 파이프 점유 변형은 회색으로 강조되어 있으며, 흰색으로 강조된 모든 파이프 점유 변형은 하나의 가능한 파이프 점유 변형을 나타낸다. 클램핑 수단(12)의 데드 영역은, 파이프 점유 변형이 가능한지를 점검할 때 반드시 고려되어야만 한다. 우선, 파이프 점유 변형의 파이프 점유 길이가 데드 영역에 의해 줄어드는 측정된 파이프 길이(줄어든 파이프 길이) 이하인지를 점검한다. 시험 결과가 "아니오"이고 마지막 파이프 부품이 절단 가능한 파이프 부품인 경우, 파이프 점유 길이가 측정된 파이프 길이 이하인지를 점검한다. 파이프 부품은, 클램핑 수단(12)의 데드 영역에 절단된 외형이 존재하지 않고 파이프 부품의 최종 형상이 90 도로 분리된 절단부를 나타내며 파이프 단부와 일치할 때, 절단 가능하다. "절단 가능" 특성은 NC 부품 프로그램의 생성 중에 프로그래머에 의해 결정된다.
단계(S28)를 위한 제1 파이프 점유 변형을 결정하기 위해, 요구되는 수량의 파이프 부품(100)이 파이프 상에 배치될 때까지 또는 파이프의 줄어든 파이프 길이를 초과할 때까지, 긴 파이프 부품(100)은 서로 나란히 배치된다. 줄어든 파이프 길이가 175 cm일 때, 4번째 파이프 부품(100)에 대해 3개의 긴 파이프 부품(100)을 잇따라 배치할 수 있으며, 220 cm의 파이프 점유 길이를 얻어 줄어든 파이프 길이를 초과하게 된다. 긴 제4 파이프 부품(100)은 제거되며 짧은 파이프 부품(101)으로 대체된다. 이러한 파이프 점유 변형은 또한 파이프의 줄어든 파이프 길이를 초과하고 파이프 부품(101)은 절단 가능하지 않기 때문에, 3개의 긴 파이프 부품(100)을 이용한 파이프 점유 변형(112)은, 단계(S28)에서 사용되는 제1 파이프 점유 변형이다. 단계(S31)를 위한 추가적인 파이프 점유 변형을 결정하기 위해, 파이프 점유 변형(113)에서 긴 제3 파이프 부품(100)은 파이프 점유 길이가 145 cm가 되도록 하는 짧은 파이프 부품(101)으로 대체된다. 제1 파이프 부품(100) 또는 제2 파이프 부품(101)이 그 뒤에 배치될 때, 파이프 점유 길이는 200 cm 또는 185 cm이며, 즉 175 cm의 줄어든 파이프 길이보다 길다. 2개의 파이프 부품(100)을 이용한 모든 가능한 파이프 점유 변형(112, 113)을 결정하였을 때, 긴 제2 파이프 부품(100)은 짧은 파이프 부품(101)으로 대체된다. 트리 구조(110)는 후속하여 파이프 부품(100, 101)을 추가함으로써 보충되며, 추가적인 파이프 점유 변형(114, 115)을 얻는다. 긴 제1 파이프 부품(100)에 기초한 모든 가능한 파이프 점유 변형(112 내지 115)이 도 6c에서 계산되었을 때, 도 6d에서의 모든 파이프 점유 변형(116 내지 119)은 짧은 제2 파이프 부품(101)에 기초하여 결정된다. 앞서 배치된 브랜치의 파이프 점유 변형은 파이프 부품의 합이 더 작기 때문에, 트리 구조(110, 111)에 의해, 단지 하나의 브랜치의 마지막 가능한 파이프 점유 변형만을 단계(S31)에서 추가적인 파이프 점유 변형으로서 사용할 수 있으며 단계(S32)(파이프 부품의 합) 및 단계(S33)(파이프 점유 길이)에서 최적의 파이프 점유와 비교되어야만 한다.
도 6a 내지 도 6d의 예에서의 최적의 파이프 점유는, 1개의 긴 제1 파이프 부품(100) 및 3개의 짧은 제2 파이프 부품(101)으로 이루어지며 파이프 부품의 합은 190 cm이고 파이프 점유 길이는 170 cm인 파이프 점유 변형(115)이다. 긴 파이프 부품(100)이 제2 위치, 제3 위치 또는 제4 위치에 배치되며 1개의 긴 파이프 부품(100) 및 3개의 짧은 파이프 부품(101)으로 이루어지는 추가적인 파이프 점유 변형은, 파이프 부품의 합이 190 cm로 동일하다. 긴 제1 파이프 부품(100)이 제2 위치에 배치되거나[파이프 점유 변형(117)] 또는 제3 위치에 배치되는[파이프 점유 변형(118)] 파이프 점유 변형은, 각각 175 cm의 파이프 점유 길이를 가지며, 이에 따라 최적의 파이프 점유의 파이프 점유 길이보다 길다. "최적의 파이프 점유"는, 파이프 부품의 합이 최대이며, 파이프 부품의 합이 동일할 때 파이프 점유 길이는 최소인 것을 특징으로 한다. 긴 제1 파이프 부품(100)이 제4 위치에 배치되는 파이프 점유 변형은, 가능한 파이프 점유 변형을 나타내지 않는데, 이는 180 cm의 파이프 점유 길이가 175 cm의 줄어든 파이프 길이보다 길고 마지막 파이프 부품(100)이 절단 가능하지 않기 때문이다. 파이프 부품의 관련 NC 부품 프로그램이 프로그램 관리부에서 삭제되자마자 파이프 부품의 계산된 네스팅이 삭제될 수 있고, 파이프 부품의 관련 부품 순서가 순서표(49)에서 삭제되자마자 파이프 부품의 계산된 네스팅이 삭제될 수 있다.
1 : 레이저 절단기 2 : 파이프
3 : 공급 장치 4 : 처리 장치
5 : 배출 장치 6 : 수치 제어 장치
7 : 회전 및 이송 수단 8 : 머신 베드
9 : 가이드 레일 10 : 관통 수단
11 : 이송 방향 12 : 클램핑 수단
13 : 회전축 14 : 공작물 지지부
15 : 레이저 비임 소스 16 : 레이저 비임
17 : 처리용 헤드 18 : 비임 안내부
19 : 로딩 장치 20 : 유연 제작 셀
30 : MMC 제어 유닛 31 : 제어 컴퓨터
32 : 작동 수단 33 : 스크린
34 : 키보드 35 : 기계 제어 패널
36 : NCU 조립체 37 : NC 제어 유닛
38 : SPS 제어 유닛 39 : FMC 소프트웨어
40 : 작동 소프트웨어 41 : 프로그램 관리부
42 : 프로그래밍 시스템 43 : 구성 시스템
45 : 네트워크 46 : 데이터 저장 장치
48 : 데이터 저장 장치 49 : 순서표
49a, 49b : 부품 순서 80 : 번들링 리세스
81 : 분리 수단 82 : 리프팅 수단
84 : 그리퍼 85 : 측정 수단
86 : 전달 위치 87 : 측정 위치
88 : 대기 위치 89 : 축적 섹션
90 : 분리 섹션 91 : 기본 위치
92 : 처리 위치

Claims (16)

  1. 레이저 절단기(1)에 대해 여러 개의 파이프 부품(100, 101)으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프(2)의 점유를 최적화하기 위한 방법으로서, 절단 대상인 상기 파이프 부품(100, 101)은 순서표(49)로부터 선택되는 것인 파이프의 점유를 최적화하는 방법에 있어서,
    파이프(들)(2)의 길이가 측정되는 단계,
    순서표(49)의 하나 이상의 다른 파이프 부품(101, 100), 동일한 파이프 부품(101 또는 100) 또는 이들 파이프 부품 모두에 대한 파이프 부품(100, 101)의 네스팅(nesting)은, 파이프(들)(2)의 길이를 측정하기에 앞서 순서표(49)의 하나 또는 여러 개의 상이한 파이프 부품(101, 100)에 대해 계산되고, 파이프(들)(2)의 길이 측정 이후에, 이전에 계산된 네스팅 및 측정된 파이프 길이를 고려하여 절단 대상인 파이프 부품(100, 101)을 이용한 다양한 파이프 점유 변형(112 내지 119)이 계산되는 단계, 그리고
    계산된 파이프 점유 변형들 중 하나(115)가 "최적의 파이프 점유"로서 선택되는 단계
    를 포함하고,
    파이프 점유 변형(112 내지 119)의 계산은, 측정된 파이프 길이가 레이저 절단기(1)의 제어 장치(6)에 전달되자마자 개시되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 모든 계산된 파이프 점유 변형들 중에서, 파이프 부품의 합이 최대인 파이프 점유 변형(115, 117, 118)이 "최적의 파이프 점유"로서 선택되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 파이프 부품의 최대 합이 동일한 여러 가지 계산된 파이프 점유 변형(115, 117, 118) 중에서 파이프 점유 길이가 최소인 파이프 점유 변형(115)이 "최적의 파이프 점유"로서 선택되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 네스팅은 승인된 부품 순서가 마련된 순서표(49)의 각각의 파이프 부품(100, 101)에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 승인된 부품 순서가 마련된 순서표(49)의 모든 상이한 파이프 부품(101, 100) 및 동일한 파이프 부품(100 또는 101)에 대한 네스팅이 계산되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 차단된 부품 순서가 마련된 순서표(49)의 모든 상이한 파이프 부품(101, 100)에 대한 네스팅이 더 계산되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 점유 변형의 계산은, 파이프(2)가 전달 위치(86)에 배치되고 레이저 절단기(1)의 공급 장치(3)에 전달되자마자 종료되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 점유 변형(112 내지 119)의 계산은 사전에 설정된 시간 이후에 종료되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 점유 변형(112 내지 119)의 계산은 파이프(2)가 처리 위치(92)에 배치되자마자 종료되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 부품(100, 101)에 대한 부품 순서를 순서표(49)로 보낸 이후(S21 이후), 순서표(49)의 모든 상이한 파이프 부품 및 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅이 계산되는 것(S23)을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 부품에 대한 부품 순서의 승인 이후, 순서표(49)의 모든 상이한 파이프 부품 및 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅이 계산되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 순서표(49)의 모든 상이한 파이프 부품 및 동일한 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 네스팅의 계산은 기계 조작자에 의해 개시되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 부품의 관련 NC 부품 프로그램이 프로그램 관리부에서 삭제되자마자 파이프 부품의 계산된 네스팅이 삭제되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 파이프 부품의 관련 부품 순서가 순서표(49)에서 삭제되자마자 파이프 부품의 계산된 네스팅이 삭제되는 것을 특징으로 하는 파이프의 점유를 최적화하는 방법.
  16. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항의 파이프의 점유를 최적화하는 방법에 따라 레이저 절단기(1)에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프(2)의 점유를 최적화하기 위한 방법의 모든 단계를 수행하기 위해 조정되는 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램은 데이터 처리 시스템 상에서 실행되는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
KR1020107023725A 2008-03-31 2009-03-31 처리 기계에 대해 여러 개의 파이프 부품으로 절단되는 하나의 파이프 또는 여러 개의 파이프의 점유를 최적화하는 방법 KR101264000B1 (ko)

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