KR101728481B1 - 절삭을 위한 제어 룰들 및 변수들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔 절삭(cutting) 기술을 이용하여 한 조각(덩어리)의 재료 중에서 몇몇 파트들(31, 32, 33, 34)을 절삭하는 머신에 대한 방법 및 시스템과 관련된다. 본 발명은 이차원적 형상(shape) 또는 패턴들을 절삭하기 위한 일 세트의 제어 룰(rule)들 및 변수들을 제공한다. 하나의 룰 또는 몇몇 룰들의 조합이 절삭될 형상 또는 패턴, 상기 한 조각의 재료 중 파트들(31, 32, 33, 34)을 형성하는 형상 또는 패턴에 기반하여 절삭 가공을 위해 사용된다. 본 발명은 특히 상기 일 세트의 제어 룰들이 자유형(free form) 형상의 파트들의 클러스터(3A)의 형성을 위한 룰들을 포함하고, 상기 파트들은 서로 매우 가깝게 위치하며, 상기 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께가 상기 파트들의 형상이 그것, 상기 절삭 빔을 수용할 때마다 인접 파트들 사이에서 발견된다고 개시한다.

Description

절삭을 위한 제어 룰들 및 변수들{CONTROLLING RULES AND VARIABLES FOR CUTTING}
본 발명은 빔 절삭 기술을 이용하는 일 조각의 재료 중에서 여러 개의 부분들을 절삭하는 머신을 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 이차원의 형상(shape)들 또는 패턴(pattern)들을 절삭하기 위한 일 세트의 제어 룰들 및 변수들을 제공하며, 하나의 룰 또는 몇몇 룰들의 조합은 절삭될 형상 또는 패턴에 의존하는 절삭 가공에 대해 사용되며, 상기 형상 또는 패턴은 상기 일 조각의 재료 중에서 상기 부분들을 형성한다.
본 발명은 또한 상기 독창적인 방법이 구현되는 시스템 및 컴퓨터 프로그램 물건에 관한 것이다.
일 조각의 재료 중에서 부분들을 절삭하도록 알려진 다양한 절삭 기술들이 존재하고, 본 발명은 빔 절삭 기술로 지칭되는 것에 관한 것이다. 빔 절삭은 레이저(laser) 절삭, 플라즈마(plasma) 절삭, 이온(ion) 빔 절삭, 플레임(flame) 또는 토치(torch) 절삭, 워터(water) 절삭, 펠릿(pellet) 절삭 또는 에어(air) 절삭과 같은 절삭 에이전트(agent)로서 몇몇 종류의 빔을 갖는 것으로 정의된다. 이것은 기계적 절삭 ― 절삭 에이전트가 절삭 블레이드(blade) 또는 회전 절삭 헤드와 같은 기계적 멤버(member)인 ― 과 혼동되어서는 안된다.
이전에 일 조각의 재료 중에서 절삭될 부분들을 배치하기 위한 네스팅(nesting) 부분 배치에 기반한 작업 플랜(work plan) 최적화 도구가 사용되는 것이 공지되어 있다. 네스팅은 주어진 작업 영역에서 다각형들을 회전하고 채우는 상이한 체험적 서치 알고리즘에 기반한 이차원에서의 기하학적 최적화 도구 작업이다. 그래픽적 방식에서 네스팅된 작업 플랜들은 꽤 좋은 솔루션을 제공하나, 그러나 제품상에서 파트들 사이에 안전 거리가 사용되는 것이 요구된다. 안전 거리들은 생산 공정에서 발생하는 머시닝(machining) 및 재료 기술 조건들을 고려해야만 한다. 안전 거리의 사이즈는 사용된 재료 및 사용된 절삭 기술에 따라 변하며, 일반적인 안전 거리는 5-20㎜이다.
일 머신의 절삭 가공을 제어하기 위한 사용된 제어 룰들의 예들은 다음을 다루는 방법이다:
- 샤프(sharp)한 에지들,
- 선삭(turning) 포인트들,
- 중요한 영역들에서 빔 멈춤,
- 절삭 헤드의 센싱,
- 재료들이 위치되는 그리드에 대한 고려,
- 선-절삭 세부 사항들의 피봇(pivot) 위험에 대한 고려,
- 리드 인의 길이 및 각도,
- 리드 아웃의 길이 및 각도,
- 파트들에 대한 마이크로 조인트, 및
- 워터 절삭에 있어서 추출 재료의 절삭 및 볼륨(volume)에서의 상이한 가스의 이용.
사용되는 재료와 관련된 제어 룰들의 예들은 다음과 같을 수 있다:
- 상이한 금속에 대한 구름(rolling) 방향,
- 열,
- 재료가 놓을 곳,
- 상기 재료의 상이한 패턴들,
- 재료의 신축성(stretch),
- 파트들의 허용 오차(tolerance)들,
- 파트 품질.
상기 언급된 생산 및 재료 관련된 조건들로 인해, 절삭 파트들 사이의 재로가 낭비가 있을 수 있다.
빔이 상기 재료에 절삭(cut)을 하는 동안, 상기 절삭의 두께는 상기 빔의 두께와 같거나, 또는 그에 대응하므로, 상기 빔 두께는 상기 재료 상의 파트들을 배치하고 상기 파트들 사이의 안전 거리를 설정하는 동안 고려해야만 한다. 상기 절삭 공정에서 공구 반경 보정(tool radius compensation)을 사용하는 것이 알려져 있고, 좌 공구 반경 보정은 만약 상기 절삭이 절삭 방향의 좌측의 파트들에 대해 이루어지면 사용되고, 우 공구 반경 보정은 만약 상기 절삭이 상기 절삭 방향의 우측 파트들에 대해 이루어지면 사용된다. 상기 공구 반경 보정이 변경될 때마다, 상기 절삭 공정은 멈추고, 상기 빔은 턴 오프(turned off)되며, 새로운 구멍(piercing)이 만들어진다.
신뢰도 높은 생산 공정을 제공하도록 사용되는 몇몇 공지된 기술들은 파트 및 상기 파트를 둘러싸는 재료, 일반적으로 재료 골격(material skeleton)으로 지칭됨, 사이에서 마이크로 조인트들을 사용한다. 마이크로 조인트는 절삭 경로를 따른 절삭에서 절삭 빔을 중지하고, 상기 절삭 경로를 따라 작은 거리만큼 상기 절삭 디바이스를 이동시키며, 그리고나서 상기 절삭 경로를 따라 상기 절삭을 계속하도록 상기 절삭 빔을 다시 시작함으로써 형성된다. 작은 절삭되지 않은(uncut) 파트는 그리고나서 상기 마이크로 조인트를 구성할 것이다.
상기 절삭 공정에서 구멍의 개수와 배치 거리를 최소화하기 위해 파트들 사이의 브리지(bridge)들을 수동으로 배치하고 절삭을 묶는(chain) 것이 공지되어 있다.
또한 재료 낭비와 절삭 길이를 최소화하기 위해 두 개의 포인트들 사이의 직선들에 대한 공통 컷(common cut)을 이용함으로써 재료 낭비를 최소화하는 것도 공지되어 있다. 공통 컷에서 상기 두 개의 파트들 사이의 거리는 오직 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께이고, 공구 반경 보정이 상기 절삭 공정 동안 사용되지 않는다.
임의의 종류의 빔 절삭 기술을 이용함에 있어서, 낭비(waste)를 포함한 큰 문제가 존재한다. 일반적인 생산 신뢰도 절삭 플랜은 20-50 퍼센트의 낭비를 수반한다. 생산 중에 발생하는 낭비의 이유에 대한 배경은 각각의 절삭 방법 및 각각의 재료에 대한 기술 룰들과 결합하여, 원재료 상의 파트 배치에 대한 비효율적인 방법들이다.
절삭 기술이 생산 방법으로서 사용되는 경우, 세부 가격을 야기하는 네 개의 상이한 비용들이 존재한다. 일반적으로 중요하게 상기 세부 가격의 50 퍼센트 이상인 재료 비용들과 세 개의 상이한 카테고리들의 머신 비용들; 피어싱(piercing)들, 배치 거리 및 절삭 거리가 있다. 낭비 재료의 양을 줄이는 것이 문제이다. 또한 절삭 공정에서 요구되는 피어싱들의 개수를 제한하는 것도 문제이고, 상기 절삭 공정에서 상기 배치 거리들과 상기 절삭 거리들을 최적화하는 것이 문제이다.
상기 낭비 재료를 최소화하기 위해 자유형태의 파트들 사이의 거리를 최소화하는 것이 문제이다.
만약 파트들이 서로 매우 가깝게 배치되면, 피어싱의 개수를 최소화로 유지하고, 빔 절삭 공정에 대한 선삭 영역들을 제공하고, 만약 상기 파트가 연결될 수 있는 이웃 골격이 없는 경우 파트들이 피봇(pivot)할 것을 방지하는 것이 문제이다.
빔 절삭 기술들에서, 절삭 빔은 상기 절삭 디바이스 및 재료 사이의 상대적인 움직임에서 상기 재료의 윗면(upper surface)으로부터 상기 재료의 밑면(bottom surface)으로 뒤떨어져 쳐지는(lag) 문제가 있다. 이는 상기 머신이 상기 움직임을 멈추고 상기 빔을 턴 오프(turn off)하면 상기 재료는 상기 절삭의 끝 포인트에서 완전히 절삭되지 않을 것을 의미한다.
다른 문제는 만약 절삭 움직임이 이 쳐짐(lag)을 따라가기 위해 상기 빔이 턴온된 채 있다면, 상기 정지 포인트 주변의 상기 영역에서의 재료의 특성들이 영향받을 것이고, 예컨대 상기 재료들은 몇몇 절삭 기술들을 이용하여 가열되거나 경화될 지도 모른다. 새로운 절삭의 시작 포인트에서, 또한 상기 재료의 피어싱이 이 시작 포인트 주변의 영향을 받은 특성들을 가진 재료의 반경을 갖는 큰 구멍(crater)을 생성할 것도 사실이다. 이러한 문제들 때문에, 흔히 말하는 리드 인(lead in)들 및 리드 아웃들은 종종 각각의 절삭의 시작 포인트 및 종료 포인트에서 사용되며, 상기 리드 인 및 상기 리드 아웃은 실제로 절삭 바깥쪽이어서 이 영역의 영향받은 재료는 상기 절삭 파트의 파트가 아닐 것이다.
위에서 언급한 하나 이상의 문제들을 해결하기 위해, 위에서 언급한 발명의 기술분야의 견지로부터, 본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들이 자유형(free form) 형상들의 일 클러스터(cluster)의 파트들의 형성을 위한 룰들을 포함하고, 상기 파트들은 서로 매우 가깝게 위치하여 상기 파트들의 형상이 절삭 빔을 수용할 때마다 오직 상기 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께가 인접 파트들 사이에서 발견되도록 한다고 개시한다.
이는 낭비되는 재료를 감소하고, 절삭 공정에서 포지션 거리들과 절삭 거리들을 최적화할 것이다.
본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들이 인접 파트들을 서로 함께 홀딩(hold)하는 마이크로 조인트들에 의해 상기 클러스터의 상기 파트들을 함께 연결(join)하기 위한 룰들을 포함한다고 개시한다. 특히, 마이크로 조인트는 윤곽(contour)의 절삭을 절삭될 윤곽 안으로 설정거리만큼 향한 지점에서 시작함으로써, 또는 상기 윤곽의 절삭을 상기 절삭될 윤곽의 끝으로부터 설정거리 만큼 앞에서 중지함으로써 이루어지며, 따라서 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지(close) 않으며, 여기서 상기 윤곽의 언컷(uncut) 시작 또는 끝은 상기 마이크로 조인트를 구성하며, 상기 마이크로 조인트의 사이즈는 상기 설정거리에 대응한다. 이는 상기 절삭 공정 동안 상기 절삭 빔을 시작 및 중지할 필요없이 마이크로 조인트들의 생성을 허용할 것이고, 이는 상기 절삭 빔의 더 적은 시작 및 중지를 수반한 절삭 공정을 제공할 것이다. 이를 수행함으로써, 마이크로 조인트들을 이용하여 서로를 연결하는 상기 일 클러스터의 파트들은 상기 절삭 공정에서 하나의 복합(complex) 파트로서 다루어질 수 있다.
본 발명은 또한 상기 일 세트의 제어 룰들은 상기 클러스터 내의 상기 파트들을 분리하고 상기 파트들을 상기 클러스터를 둘러싸는 상기 재료와, 상기 둘러싸는 재료와 함께 상기 파트들을 홀딩하는 마이크로 조인트들에 의해, 연결하기 위한 룰들을 포함한다고 제안한다. 또한 이 마이크로 조인트는 윤곽(contour)의 절삭을 절삭될 윤곽 안으로 설정거리만큼 향한 지점에서 시작함으로써, 또는 상기 윤곽의 절삭을 상기 절삭될 윤곽의 끝으로부터 설정거리 만큼 앞에서 중지함으로써 이루어지며, 따라서 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지(close) 않으며, 여기서 상기 윤곽의 언컷(uncut) 시작 또는 끝은 상기 마이크로 조인트를 구성하며, 여기서 생성되는 마이크로 조인트의 사이즈는 상기 설정 거리에 대응한다. 이는 만약 상기 일 클러스터의 파트들이 상기 둘러싸는 재료에 모두 쉽게 연결되는 적은 수의 파트들만을 포함하는 경우에 더욱 유리할 것이다.
본 발명은 상기 마이크로 조인트들의 사이즈는 상기 제어 룰들을 통해 제어된다고 제안하며, 상기 사이즈를 제어하기 위한 변수들은 상기 설정 거리, 사용된 재료 및 사용된 절삭 디바이스에 의존한다.
공구 반경 보정은 종종 이웃 파트들 사이의 원하는 거리를 유지하도록 요구되며, 만약 요구되는 품질의 컷 파트는 공구 반경 보정을 요구한다. 피어싱의 개수와 그에 연결된 리드 인들과 리드 아웃들의 수를 제한하기 위해, 그리고 하나의 클러스터에 속한 파트들의 복합 조합들을 가능하게 하기 위해, 본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들이 상기 절삭 빔의 턴-오프(turn-off) 및 턴-온(turn-on) 없이 일 라인(line) 또는 윤곽의 연속적인 절삭 동안에 공구 반경 보정(right tool radius compensation), 좌 공구 반경 보정(left tool radius compensation), 및 공구 반경 보정 미 사용 중에서 스위칭하기 위한 룰들을 포함한다고 제안한다.
동일한 이유로 인해, 본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들은 선삭(turning) 영역들을 생성하기 위해 스플릿 컷(split cut)을 만듦으로써 또는 필수적으로 요구되는 것보다 길게 일 라인 또는 윤곽을 절삭함으로써 전략적으로 배치된 선삭 영역들의 생성을 위한 룰들을 포함하고, 여기서 생성된 갭을 선삭 영역들로서 사용한다고 제안한다.
선삭 영역으로서 이러한 갭의 사용은 상기 절삭 빔으로 하여금 상기 선삭 영역에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 하고, 상기 절삭 빔의 쳐짐(lag)이 상기 선삭 영역에서 제거되도록 의도하며, 상기 절삭 빔이 방향을 변경하고 그것의 절삭을 새로운 방향으로 계속하기 때문에 직선 절삭 빔을 허용함으로써 수행된다.
이는 상기 머신이 상기 절삭 빔을 다른 방향으로 돌리기 때문에, 상기 절삭 포인트에서 인접한 재료 사이에서 재료의 원하지 않는 브리짓(bridge)를 남기지 않고, 상기 절삭이 선삭 포인트에서라도 상기 재료 전체를 완전해질 것을 보장할 것이다.
또한 본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들이 상기 절삭 빔이 인터셉션(interception) 포인트를 교차하는 동안 상기 절삭 빔으로 하여금 상기 인터셉션 포인트에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 하기 위한 룰들을 포함한다고 제안한다.
서로 가까이, 그들의 형태에 의존하는, 배치된 몇몇 파트들은 종종 매우 작은 각도들의 절삭을 요구받을 수 있다. 이러한 작은 각도들은, 두 개의 직선 절삭들에 의해, 두 개의 접선들 또는 곡선들에 의해, 또는 상기 각도로 리드(lead)하는 직선 절삭 및 곡선의 조합에 의해 형성될 수 있다. 작은 각도들을 절삭하기 위한 기술적 문제들이 존재하며, 본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들이 작은 각도들을 절삭하기 위한 룰을 포함하며, 상기 룰은 작은 각을 두 개의 컷(cut)들로 절삭하고, 각각의 라인에 대한 하나의 컷은 상기 각도로 리드하며, 각각의 컷은 상기 각도의 팁(tip)으로 리드한다고 제안한다.
서로 매우 가깝게 배치된 일 클러스터들의 파트들의 형성은 종종 상기 재료 중에서 얇은 스트라이프(stripe)들이 절삭되는 것을 요구할 것이고, 본 발명은 상기 두 개의 컷들 사이의 거리가 매우 작아 상기 두 개의 컷들 사이의 상기 재료의 특성들이 서로 영향받고 간섭(struggle)하기 시작하는 경우, 각각의 컷은 두 개의 부분 컷들로 이루어지며, 그에 의해 얇은 파트들에서 영향을 받는 재료에 대한 문제를 최소화한다고 개시한다. 이러한 부분 컷들은 각각의 컷의 외곽 파트들로부터 상기 컷의 중심으로 향하도록 시작된다.
또한 상기 부분 컷들은 개별적인 컷을 따라 이루어지지 않으나, 마이크로 조인트는 상기 두 개의 부분 컷들 사이에 남도록 제안되며, 따라서 이웃 파트에게 상기 얇은 파트에 대한 지원을 제공한다.
상기 클러스터의 파트들이 마이크로 조인트들에 의해 함께 연결되면, 상기 일 클러스터의 파트들은 임의의 파트에 속하지 않은 파트들 사이에서 둘러싸는 재료 또는 재료로부터 완전히 자유롭게 절삭된다고 제안된다.
추가로 상기 낭비 재료를 최소화하기 위해, 둘 이상의 클러스터들은 하나의 조각의 재료로부터 절삭되며, 적어도 두 개의 상이한 변수들이 두 개의 상이한 클러스터들로부터 이웃 파트들 사이의 거리를 설정하도록 사용된다고 제안된다. 제 1 변수는 경계 평행 라인들을 포함한 이웃 파트들 사이의 제 1 최소 거리를 나타내며, 그리고 제 2 변수는 이웃 파트들 사이의 제 2 최소 거리를 나타내고 ― 상기 이웃 파트들 중 적어도 하나는 경계 접선(tangent)을 가짐 ―, 여기서 두 개의 평행 컷들은 접선을 포함한 일 컷보다 많은 이웃 파트의 재료에 영향을 줄 것이기 때문에 상기 제 2 변수에 의해 나타내지는 상기 거리는 상기 제 1 변수에 의해 나타내지는 상기 거리보다 짧다.
또한, 상기 제 2 변수에 의해 나타내지는 제 2 거리는 상기 접선의 반경(the radius of the tangent)에 의존하며, 여기서 더 작은 반경이 더 짧은 최소 거리를 허용할 것이다.
또한, 이웃 파트들 사이의 제 3 최소 거리를 나타내는 제 3 변수를 제공하는 것이 가능하며, 여기서 상기 이웃 파트들 중 적어도 하나는 경계 코너를 가지며, 상기 제 3 변수에 의해 나타내지는 제 3 거리는 상기 제 1 변수 및 상기 제 2 변수들에 의해 나타내지는 거리들보다 짧다.
이러한 룰들의 구현은 사용된 빔 절삭 기술에 의존하는 것으로 이해되어야 하고, 따라서 제 4 변수가 사용된 재료를 나타내며, 제 5 변수는 플라즈마(plasma), 레이저(laser), 플레임(flame), 워터(water), 이온(ion), 토치(torch), 펠렛(pellet) 또는 에어(air)를 이용한 절삭과 같은 사용된 빔 절삭 기술을 나타내어, 이러한 변수들이 특정 절삭 가공에서 상기 룰들을 적용하는 경우에 고려될 수 있도록 한다.
상이한 절삭 기술들은 절삭 빔들에 상이한 두께들을 제공하며, 동일한 절삭 기술들을 이용하는 상이한 절삭 디바이스들은 절삭 빔들에 상기 절삭 디바이스의 조건들에 의존하는 상이한 두께를 제공할 것이다. 따라서, 제 6 변수는 상기 절삭 빔의 폭 또는 두께를 나타낸다고 제안된다. 이러한 제 6 변수는 또한 제 4 및 제 5 변수에 의존한다.
본 발명은 상기 일 세트의 제어 룰들이 사용된 재료, 상기 사용된 재료의 두께 및 사용된 절삭 기술에 따라 리드 인(lead in) 또는 리드 아웃(lead out)을 위한 자동 각도 조절 및 길이 조절을 이용하여 상기 리드 인 또는 리드 아웃을 위한 룰들을 제공할 수 있고, 상기 각도 및 길이 조절은 상기 컷으로부터 충분히 멀리 떨어진 채로 그리고 가능한 작은 리드 인 또는 리드 아웃 각도를 이용하여 상기 컷의 시작 및 정지 포인트를 배치하도록 구성된다고 개시한다.
본 발명은 절삭 가공이 다음의 순서로 수행된다고 제안한다:
- 모든 홀들, 전략적으로 배치된 스플릿 컷들 및 공통 컷들을 절삭
- 클러스터들 또는 파트들 사이에 생성된 모든 포켓들을 절삭, 및
- 상기 클러스터의 상기 외곽 윤곽을 절삭.
상기 독창적인 방법은 CAM(computer aided manufacturing), CAD(computer aided design) 또는 CNC(computer numerical control)을 이용하여 제어되는 절삭 장비에서 수치 제어기(numerical controller)에 의해 사용되는 상기 제어 룰들 및 변수들의 부분으로서 구현될 수 있다고 이해되어야 한다.
본 발명은 또한 일 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 빔 절삭 디바이스 및 상기 독창적 방법에 따라 상기 제어를 수행하도록 구성된 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다.
본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함한 컴퓨터 프로그램 물건에 관한 것이고, 이는 실행되는 경우 일 컴퓨터가 상기 독창적 방법에 따른 제어 룰들 및 변수들을 구현하도록 한다.
본 발명에 따른 방법, 시스템, 컴퓨터 프로그램 물건의 장점은 본 발명 전체를 통해서 상기 재료 낭비를 최소화하고, 최적화된 머신 비용을 포함한 생산 신뢰도 높은 절삭 플랜을 생성하는 것이 가능하며, 피어싱들의 개수, 배치 거리들 및 절삭 거리들에 관한 최적화를 도모한다.
본 발명은 신뢰도 높은 공정을 획득하기 위해 상기 절삭 머신에서 절삭 변수들을 제어하는 것이 가능한, 절삭 작업 플랜을 포함한 최적화된 절삭을 제공한다. 본 발명은 선삭 영역들, 파트들 간의 거리, 파트들 간의 마이크로 조인트들, 하나 이상의 자유형태의 파트를 함께 클러스터링하는 경우, 리드 인의 길이 및 각도, 리드 아웃의 길이 및 각도, 공구 반경 보정들 간의 스위칭, 및 상기 클러스터 영역 내에서의 스캐닝에 대한 제어를 제공하며, 그것은 상기 포지셔닝 거리들을 최소화하기 위해 센싱 절삭 헤드를 상기 클러스터 영역 내의 홀(hole)들, 스플릿(split)들, 공통 컷들, 및 포켓들 사이에서 헤드를 리프트(lift)하지 않고 사용 가능하다.
제공된 생산 신뢰성은 안전한 공정, 파트들에 대한 올바른 허용 공차, 및 최소 리소스 낭비를 갖는 파트들에 대한 최적화된 품질을 의미한다.
본 발명은 자유형 파트들에 대한 클러스터들을 생성할 가능성을 제공한다. 근접한 클러스터들에 있는 작업 영역 상에서 최적화된 단일 파트들은 상기 재료 낭비를 최소화하기 위한 기회를 제공한다. 클러스터들이 생성되는 동안, 세부 사항들이 클러스터링하는 경우 모든 접선 세그먼트들을 사용하는 것을 가능하게 하는 서로에 대하여 배치된다. 독창적 클러스터의 몇몇 파트들은 안전 거리 없이 새로운 파트들, 오직 접선들, 스플릿들, 브리지들, 선삭 영역들, 마이크로 조인트들, 공통 컷 라인들 및 포켓들만을 생성한다. 독창적 룰들 및 변수들의 상이한 무리(constellation)들은 자유형태의 이차원 파트들이 안전 거리 없이 클러스터링되는 경우, 임의의 종류의 다가올 상황에 대한 신뢰성 높은 절삭 공정을 제공할 가능성을 제공한다.
상기 파트들 및 상기 골격 사이 대신에 절삭될 파트들 사이의 마이크로 조인트들의 사용은 또한 수동 또는 자동화된 정렬 공정에서 이점들을 제공한다.
독창적 선삭 영역들은 또한 상기 절삭 방향을 변경하기 위한 상기 골격의 사용 영역들을 제거하기 위한 가능성을 제공할 것이고, 대신에 그만큼 더 상기 낭비를 최소화하는 상기 절삭 방향이 변경된 컷 라인들을 이미 사용할 것이다.
본 발명에 따른 방법, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램 물건이 이제 첨부되는 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 방법, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램 물건의 도식화되고 간략화된 예이며,
도 2는 오직 두 개의 파트들을 포함한 일 클러스터의 파트들의 도식화된 예이고,
도 3은 몇몇 파트들을 포함한 일 클러스터의 도식화된 예이며,
도 4는 몇몇 인터셉션 포인트들을 절삭하는 방법에 대한 도식화된 예이며,
도 5는 상이한 수단들을 달성하기 위해 공통 컷이 종료할 수 있는 방법에 대한 도식화되고 간략화된 예이고,
도 6은 작은 각도들을 절삭하는 방법에 대한 도식화되고 간략화된 예이고,
도 7a 및 7b는 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께의 거리에서 인접한 접선들을 갖는 두 개의 파트들을 절삭하는 두 개의 상이한 방식들에 대한 도식화된 예이며,
도 8은 얇은 스트립들을 절삭하는 방법에 대한 도식화된 예이고,
도 9는 상이한 클러스터들 사이의 거리들이 어떻게 설정될 수 있는지에 대한 도식화된 예이며,
도 10은 리드 인들 및 리드 아웃들을 설정하기 위한 방법에 대한 도식화된 예이고,
도 11은 절삭 가공들의 시퀀스를 예시하는 플로우 차트이다.
본 발명이 이제 빔 절삭 기술을 이용하여 일 조각의 재료(12) 중에서 몇몇 파트들(12a, 12b, 12c)를 절삭하는 머신을 위한 방법을 예시하는 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 도 1의 도식화된 예는 절삭 디바이스(13)가 이동가능하며 재료(12)는 고정된 것으로 도시하나, 본 발명은 상기 절삭 디바이스가 고정되고 상기 재료가 이동가능한 시스템에서도 구현될 수 있음을 이해해야한다. 본 발명은 무엇이 이동하고 무엇이 고정되었는지와 관계없이, 재료(12) 및 절삭 디바이스(13) 사이의 상대적인 움직임을 제어하는 것과 관련된다.
본 발명의 설명에서, 특정 용어가 특정된 하나의 빔 절삭 기술을 설명하는 것으로 암시하는 것으료 사용될 수도 있지만, 본 발명은 임의의 빔 절삭 기술에 관한 것임을 이해해야 하며, 당해 기술 분야에 속한 통상의 지식을 가진 자는 하나의 빔 절삭 기술에 대한 특정된 용어를 통해 설명된 특징이 어떻게 다른 빔 절삭 기술에서 구성되고 구현될 수 있는지를 이해할 수 있을 것이다.
독창적 방법은 이차원 형상들 또는 패턴들을 절삭하기 위한 일 세트의 제어 룰들 및 변수들을 제공하며, 여기서 하나의 룰 또는 몇몇 룰들의 조합은 절삭될 형상 또는 패턴에 따른 절삭 가공에 대해 이용되며, 여기서 형상 또는 패턴은 일 조각의 재료 중에서 파트들을 형성한다. 제어 룰들 및 파라미터들은 절삭 디바이스(13)와 일 조각의 재료(12) 사이의 상대적인 움직임을 제어하기 위해 이용되어, 이 움직임이 상기 절삭 가공을 수행하기 위한 제어된 방식으로 수행되도록 한다.
특히 상기 일 세트의 제어 룰들은 자유형 형상들을 갖는 일 클러스터의 파트들(15)의 형성을 위한 룰들을 포함한다고 개시된다. 자유형 형상들은 파트들이 재료로부터 절삭되는 이차원상의 임의의 형태 또는 형상을 가질 수 있음을 의미한다.
본 발명은 파트들(12a, 12b, 12c)이 서로 매우 근접하게 배치되어, 파트들의 형상이 절삭 빔을 수용(allow)할 때마다 오직 절삭 빔(13a)의 두께(13a')가 인접 파트들 사이에서 발견되도록 한다.
이는 공통 컷이 파트들 사이에서 요구될 것임을 의미하며, 절삭될 공통 라인이 두 개의 포인트들 사이의 직선 라인이 아닌, 임의의 곡선 형태, 또는 몇몇 연결된 직선들일 수 있다.
다음 명세서에서 제공된 상이한 실시예들은, 상이한 형태들 또는 형상들을 갖는 파트들이 상기 파트들 사이의 임의의 요구되는 골격 없이 절삭될 수 있어, 많은 재료를 절약할 수 있는 예들을 보여준다.
일 예가, 제 1 파트(21)와 제 2 파트(22)가 매우 가깝게 배치되어 오직 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷(23)의 두께가 상기 파트들(21, 22) 사이에서 발견되도록 하는 도 2에서 도시된다.
일 세트의 제어 룰들은 상기 파트들을 함께, 인접 파트들을 서로 함께 홀딩(hold)하는 마이크로 조인트들에 의해, 연결하기 위한 마이크로 조인트들의 생성을 위한 룰들을 포함하고, 마이크로 조인트는 절삭될 윤곽으로 설정 거리에서 상기 윤곽의 절삭을 시작함으로써, 또는 절삭될 윤곽의 끝에 앞서 설정 거리에서 상기 윤곽의 절삭을 정지함으로써 이루어지며, 따라서 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지(close)않으며, 이는 도 5를 참조하여 더욱 상세히 도시될 것이다. 여기서 생성된 마이크로 조인트의 사이즈는 상기 설정 거리에 대응한다.
일 세트의 제어 룰들은 또한 상기 클러스터 내의 파트들을 분리하고, 둘러싸는 재료와 함께 상기 파트들을 홀딩하는 마이크로 조인트들에 의해, 상기 클러스터를 상기 둘러싸는 재료와 상기 파트들을 연결하기 위한 룰들을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 제 1 마이크로 조인트(24)는 절삭될 윤곽으로 설정 거리에서 상기 윤곽의 절삭을 시작함으로써 생성되고, 제 2 마이크로 조인트(25)는 절삭될 윤곽의 끝의 설정 거리 앞에서 상기 윤곽의 절삭을 멈춤으로써 생성되며, 따라서 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지 않으며, 여기서 상기 생성된 마이크로 조인트들(24, 25)은 상기 설정 거리에 대응한다.
상기 재료가 작은 파트들에 대한 기울임(tilt)의 위험 없이 충분히 두꺼운 경우 상기 절삭된 파트들은 상기 골격과 이웃 파트들에 붙을 것이기 때문에, 상기 재료의 두께에 의존하여, 마이크로 조인트들은 전혀 요구되지 않을 수 있음을 이해해야 한다.
상기 마이크로 조인트들의 사이즈는 제어 룰들을 통해 제어되며, 상기 사이즈를 제어하기 위한 변수들은 상기 설정 거리, 사용된 재료 및 사용된 절삭 디바이스에 의존한다. 만약 예컨대 절삭 기술과 재료의 조합은 상기 빔의 쳐짐(lag)을 유발하면, 상기 빔이 턴오프(turned off) 되고 상기 빔 쳐짐으로 인한 재료의 뒷 부분 상의 상기 두꺼운 조인트는 마이크로 조인트의 부분이며, 상기 절삭은 다른 절삭 파트로 거의 다가갈 수 있다. 만약 절삭 기술 및 재료의 조합이 어떠한 상기 빔의 쳐짐을 유발하지 않으면, 마이크로 조인트는 정밀한 사이즈로 절삭될 수 있다.
만약 제 1 및 제 2 파트(21, 22)가 공구 반경 보정(tool radius compensation)을 요구하면, 본 발명은 포인트(2a)에서 절삭을 시작하는 경우, 좌 공구 반경 보정이 상기 제 1 파트(21)의 윤곽을 절삭하여 포인트(2b)까지 사용되며, 포인트(2b)에서 공통 절삭이 시작한다. 포인트(2b)로부터 포인트(2c)로, 상기 윤곽의 공통 절삭 파트 동안, 공구 반경 보정이 사용되지 않으며, 포인트(2c)로부터 포인트(2d)로 우 공구 반경 보정이 제 2 파트(22)의 윤곽을 절삭하기 위해 사용된다. 따라서, 상기 일 세트의 제어 룰들은 상기 절삭 빔의 턴-오프 및 턴-온 없이 일 라인 또는 윤곽의 연속적인 절삭 동안, 우 공구 반경 보정, 좌 공구 반경 보정, 공구 반경 보정 미사용 사이에서 스위칭하기 위한 룰들을 포함하는 것으로 제안된다. 이는 도 2의 두 개의 파트들(21, 22)을 절삭하는 것이 포인트(2a)로부터 포인트(2d)로의 하나의 연속적인 절삭으로 수행될 수 있음을 의미한다. 도면은 또한 어떻게 마이크로 조인트들(24, 25)이 절삭을 완전히 완료하지 않고 형성되는지를 도시한다.
도 2는 일 클러스터의 파트들이 오직 두 개의 파트들을 포함하기 때문에 본 발명의 매우 간단한 예이며 또한 특수한 실시예이다.
도 3은 네 개의 파트들, 제 1(31), 제 2(32), 제 3(33), 및 제 4(34) 파트를 포함한 클러스터(3A)의 다른 예이다. 여기서 절삭 파트들은 상기 네 개의 파트들이 라운드(round) 코너를 가지기 때문에 상기 네 개의 파트들 사이의 중앙에서 포켓(3B)를 생성하는 것을 살펴볼 수 있다.
본 발명은 일 세트의 제어 룰들이 이 목적으로 스플릿 컷(split cut)을 만들거나 필수적으로 요구되는 것보다 긴 일 라인 또는 윤곽을 절삭함으로써 전략적으로 배치된 선삭 영역들의 생성을 위한 룰들을 포함하며, 여기서 생성된 갭(gap)은 선삭 영역으로서 사용된다고 개시한다.
도 3에서, 세 개의 파트들 사이의 공통 절삭은 예를 들어 먼저 제 1 및 제 2 파트(31, 32) 사이의 제 1 공통 절삭(35), 및 그리고나서 제 2 및 제 3 파트(32, 33) 사이의 제 2 공통 절삭(36), 및 그리고나서 제 3 및 제 4 파트(33, 34) 사이의 제 3 공통 절삭(37)으로 절삭된다고 제안된다. 이러한 세 개의 공통 절삭들(35, 36, 37)은 중앙에서 포켓(3B)으로 절삭되며, 그에 의해 각각의 공통 절삭의 끝에서 세 개의 선삭 영역들, 제 1 선삭 영역(35'), 제 2 선삭 영역(36'), 및 제 3 선삭 영역(37')을 생성한다.
제 4 공통 절삭(38)이 절삭되기 때문에, 중앙의 상기 포켓은 상기 동일한 절삭에 의해 만들어지며, 여기서 세 개의 선삭 영역들(35', 36', 37')은 상기 빔으로 하여금 상기 선삭 영역으로 진입하고, 다시 돌아 나오고 상기 선삭 영역 밖으로 계속되며, 다음 코너를 절삭하고, 다음 선삭 영역으로 계속되며, 이렇게 전체 포켓(3b) 주변에서 상기 빔이 움직이도록 허용한다.
도 3에 따른 실시예는 또한 공구 반경 보정의 변경이 상기 절삭 동안 요청될 수 있는 일 예이다. 이를 예시화하기 위해, 제 4 공통 절삭(38)이 만들어지기 때문에 제 1 파트(31) 및 제 4 파트(34) 사이의 상기 절삭 동안 공구 반경 보정이 사용되지 않고, 이는 제 4 파트(34)의 라운드 코너를 절삭하는 동안, 제 3 선삭 영역(37')에서 선삭(turn)하는 동안, 제 3 파트(33)의 라운드 코너를 절삭하는 동안, 제 2 선삭 영역(36')에서 선삭하는 동안, 제 2 파트(32)의 라운드 코너를 절삭하는 동안, 제 1 선삭 영역(35')에서 선삭하는 동안, 그리고 제 1 파트의 라운드 코너를 절삭하는 동안, 좌 공구 반경 보정으로 변경된다.
선삭 영역으로서 상기 갭의 사용은 상기 절삭 빔으로 하여금 상기 선삭 영역에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 함으로써 이루어진다.
상기 빔은 상이한 방식들로 상기 절삭 디바이스를 따라가도록 허용되며, 선택할 방식은 특정 절삭 상황에 의존한다.
상기 빔으로 하여금 상기 절삭 디바이스를 따라가도록 허용하는 하나의 방식은 상기 절삭 스피드를 상기 선삭 영역 내에서 낮추고(slow down), 상기 절삭 가공이 상기 선삭 영역을 벗어나 진행하기 때문에 일반 절삭 속도로 가속하도록 하는 것이다. 타이트한(tight) 선삭 영역은 본 발명의 실제 적용에서 상기 절삭 스피드가 상기 선삭 영역 내에서 회전들이 이루어지기 때문에 낮춰지도록 할 것이고, 그에 의해 상기 빔으로 하여금 상기 회전이 상기 선삭 영역에서 이루어지기 때문에 상기 절삭 디바이스를 따라가도록 허용한다. 몇몇 어플리케이션들에서, 신뢰성 및/또는 품질 요구사항들에 따라, 상기 빔이 실제로 따라가도록 허용하는 것을 확실히 하기 위해 상기 절삭 공정에서 움직임을 적극적으로 낮추거나, 심지어 멈추도록 요청될 수 있다.
상기 빔으로 하여금 상기 절삭 디바이스를 따라가도록 허용하기 위한 다른 방식은 상기 절삭 디바이스로 하여금 상기 선삭 영역 내에서 반경을 변경하도록 허용하는 것이다.
상기 빔으로 하여금 상기 절삭 디바이스를 따라가도록 허용하기 위한 다른 방식은 상기 절삭 디바이스로 하여금 상기 선삭 영역 내에서 각도 또는 위상을 주도록 허용하는 것이다.
도 4는 절삭 빔(41)이 몇개의 이미 절삭된 라인들(4a, 4b, 4c, 4d) 또는 인터셉션(interception) 포인트들을 교차하는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 절삭 방해의 위험이 있을 수 있는, 상기 빔의 아랫 부분이 상기 인터셉션 포인트의 제 1 측면 전체에 걸쳐 절삭되버리기 전에 상기 빔의 윗 부분이 상기 인터셉션 포인트의 다른 측면 상에서 절삭을 시작할 수 있기 때문에, 이것은 만약 상기 빔이 상기 절삭 디바이스에 뒤쳐지면 문제를 유발할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명은 일 세트의 제어 룰들이 상기 절삭 빔이 상기 인터셉션 포인트를 교차하는 동안, 상기 절삭 빔이 인터셉션 포인트에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 허용하기 위한 룰들을 포함한다고 개시한다.
이렇게 따라가는 것은 상이한 방식들로 수행될 수 있고, 세 개의 상이한 제안된 방식들은 상기 절삭 디바이스가 상기 절삭 갭 내에서 작은 반경(A)를 갖도록 하고, 상기 절삭 디바이스가 상기 절삭 갭에서 작은 위상(B)을 갖도록 하며, 또는 상기 갭으로 진입하는 경우 상기 절삭 속도를 낮추고 그리고나서 상기 갭(C)을 벗어나는 경우 일반 스피드로 절삭을 시작하도록 하는 것이다.
도 5는 본 발명의 상이한 특징들을 달성하기 위해 절삭들이 상이한 방식으로 종료될 수 있는지의 예를 도시한다. 도면은 도식적으로 일 클러스터의 파트들(5A)에 속한 제 1 파트(51), 제 2 파트(52), 제 3 파트(53), 및 제 4 파트(54)를 도시하며, 전체 클러스터는 도면에 도시되지 않는다.
파트들이 배치되어 제 1 파트(51) 및 제 2 파트(52) 사이의 제 1 절삭(512)이 공통 절삭이며, 제 2 파트(52) 및 제 3 파트(53) 사이의 제 2 절삭(523)은 공통 절삭이고, 제 3 파트(53) 및 제 4 파트(54) 사이의 제 3 절삭(534)이 공통 절삭이 되며, 모든 네 개의 파트들은 외곽 절삭(55)에 접한다.
여기서 제 1 절삭(512)은 외곽 절삭(55)에 닿기 전에 멈췄고, 따라서 제 1 파트(51) 및 제 2 파트(52) 사이의 마이크로 조인트(56)를 형성하는 것을 확인할 수 있다.
또한 제 2 절삭(523)은 외곽 절삭(55)으로 완전히 절삭되었고, 따라서 제 2 및 제 3 파트(52, 53)를 서로 분리한 것을 확인할 수 있다.
또한 제 3 절삭(534)이 상기 외곽 절삭을 넘어 절삭되었고, 따라서 선삭 영역(57)으로서 사용될 수 있는 전략적으로 배치된 절삭을 제공하는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 어떻게 본 발명이 작은 각도들(6A)을 절삭하는 것에 관련된 해결책을 제안하는지를 도시한다. 본 발명은 일 세트의 제어 룰들이 작은 각도(6A)가 두 개의 절삭들, 제 1 절삭(61) 및 제 2 절삭(62)으로 절삭되며, 각각의 라인에 대한 하나의 절삭은 각도(6A)로 리드(lead)하며, 각각의 절삭은 상기 각도(6A)의 팁(6A')으로 리드하는 것을 개시한다. 도면에서, 상기 각도는 서로 리드하는 두 개의 곡선들에 의해 예시되며, 그러나 서로 리드하는 두 개의 직선 라인들, 또는 하나의 직선 라인 및 하나의 곡선일 수 있음을 이해해야 한다.
도 7a는 제 1 파트(7a1) 및 제 2 파트(7a2)가 배치되어 상기 이웃 접선들 사이의 거리가 오직 상기 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께가 되는 예를 도시한다. 도 7a에서 절삭 가공은 제 1 및 제 2 파트(7a1, 7a2)의 공통 접선을 통해 전략적으로 배치된 스플릿 컷(7a3)을 절삭함으로써 시작된다. 그 후에, 두 개의 파트들(7a1, 7a2)은, 상기 절삭 빔이 선삭 영역(7a3')으로서 전략적으로 배치된 스플릿 컷(7a3)을 사용할 하나의 절삭으로 절삭된다. 절삭 방향(7a4, 7a4')이 상기 반경 보정이 전체 절삭 동안 동일하게 유지하도록 하기 때문에, 이 절삭에서 반경 보정이 요구되지 않는다.
도 7b는 또한 제 1 파트(7b1) 및 제 2 파트(7b2)가 배치되어 상기 이웃 접선들 사이의 거리가 오직 상기 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께가 되도록 하는 예를 도시한다. 도 7b에서, 두 개의 파트들(7b1, 7b2)은, 상기 절삭 빔이 두번째로 이 포인트를 통과하여 절삭되기 때문에 상기 절삭 빔이 이미 절삭된 접선 포인트(7b3)를 교차할 하나의 절삭으로 절삭되며, 따라서 상기 이미 절삭된 접선 포인트(7b3)는 도 4에 따라 인터셉션 포인트가 된다. 만약 공구 반경 보정의 요구사항들이 존재하면, 절삭 방향(7b4, 7b4')은 상기 절삭 빔이 접선 포인트(7b3)를 통과하는 동안 반경 보정이 변경되기 때문에, 절삭 빔이 절삭 제 1 파트(7b1)에서 절삭 제 2 파트(7b2)로 이동하거나 그 반대의 경우에, 이는 반경 보정의 변경에 의해 제공될 수 있다.
도 8은 세 개의 절삭들, 제 1 절삭(81), 제 2 절삭(82) 및 제 3 절삭(83) 사이의 거리가 매우 작아 두 개의 이웃 절삭들 사이의 재료의 특성들이 영향받고 서로 간섭하기 시작하며, 본 발명은 제 1, 제 2, 및 제 3 절삭들(81, 82, 83)은 각각의 절삭(81, 82, 83)의 외곽 파트들로부터 각각의 절삭(81, 82, 83)의 중심으로 향하도록 시작하는 두 개의 부분 절삭들(81a, 81b, 82a, 82b, 83a, 83b)로 이루어진다.
도 8은 또한 제 1 및 제 2 부분 절삭들(81a, 81b, 82a, 82b)은 각각의 절삭(81, 82)을 따라 이루어지지 않으나, 마이크로 조인트(81c, 82c)는 두 개의 부분 절삭들(81a, 81b, 82a, 82b) 사이에 남겨지며, 반면에 제 3 부분 절삭들(83a, 83b)은 제 3 절삭(83)의 윤곽을 닫도록 이루어짐을 도시한다.
하나의 단일 복합 파트로서 상기 일 클러스터의 파트들을 설정하는 것이 가능하며, 여기서 상기 일 클러스터의 파트들은 둘러싸는 재료 또는 어떤 파트에 속하지 않은 파트들 사이의 재료로부터 완전히 자유롭게 절삭되며, 이 경우 상기 클러스터에 있는 파트들은 만약 요구된다면 마이크로 조인트들에 의해 함께 연결되며 상기 클러스터는 둘러싸는 골격 재료로부터 완전히 자유롭게 될 수 있다.
본 발명은 상기 상이한 변수들이 상기 절삭 디바이스의 제어를 위해 이용가능함을 개시한다.
도 9는 둘 이상의 클러스터들(9A, 9B, 9C)이 일 조각의 재료로부터 절삭되는 것을 도시한다. 상기 클러스터들은 몇몇 상이한 파트들을 포함할 수 있으나, 간략함을 위해 상기 클러스터들(9A, 9B, 9C)은 오직 솔리드(solid) 파트들로서 도식적으로 예시되었다. 적어도 두 개의 상이한 변수들이 두 개의 상이한 클러스터들로부터 이웃 파트들 사이의 거리를 설정하기 위해 사용된다. 제 1 변수는 경계 평행 선들(9A', 9B')을 이용하여 이웃 파트들(9A, 9B) 사이의 제 1 최소 거리(a9)를 나타낸다. 제 2 변수는 이웃 파트들(9A, 9C) 사이의 제 2 최소 거리(b9)를 나타내며, 이웃 파트들(9C) 중 적어도 하나는 경계 접선(9C')을 갖는다. 본 발명은 제 2 변수에 의해 나타낸 거리(b9)가 제 1 변수에 의해 나타낸 거리(a9)보다 짧다고 개시한다.
본 발명은 또한 제 2 변수에 의해 나타낸 제 2 거리(b9)가 접선(9C')의 반경(the radius of the tangent)에 의존한다고 개시한다.
도 9는 또한 제 3 변수는 이웃 파트들(9B, 9C) 사이의 제 3 최소 거리(c9)를 나타낼 수 있고, 여기서 이웃 파트들(9B) 중 적어도 하나는 경계 코너(9B'')를 가지며, 여기서 제 3 변수에 의해 나타낸 제 3 거리(c9)는 제 1 및 제 2 변수들에 의해 나타낸 거리들(a9, b9)보다 짧음을 도시한다.
제 4 변수는 사용된 재료를 나타내며, 제 5 변수는 플라즈마(plasma), 레이저(laser), 플레임(flame), 워터(water), 이온(ions), 토치(torch), 펠렛(pellets) 또는 에어(air)를 이용한 절삭과 같은 사용된 빔 절삭 기술을 나타낸다고 제안된다.
또한 제 6 변수는 제 4 및 제 5 변수에 의존하며, 상기 절삭 빔의 폭을 나타낸다고 제안된다.
도 10은 리드 인(101) 또는 리드 아웃(102)이 사용된 재료, 사용된 재료의 두께 및 사용된 절삭 기술에 의존하여, 리드 인(101) 또는 리드 아웃(102)을 위한 자동 각도 조절 및 길이 조절을 이용하여 제공되는 것을 도시한다.
각도(101a, 102a)는 절삭(103)과 관련하여 가능한 작게 선택되어, 절삭 빔으로서 피어싱에 의해 생성된 큰 구멍(crater, 101b)이 리드 인(101)에서 시작되며, 또는 빔으로서 생성된 영향받은 존(102b)은 리드 아웃(102)에서 멈추며, 여전히 리드 인(101) 및 리드 아웃(102) 각각의 길이를 최소화하면서 상기 각도들은 절삭(103)의 외부에 위치할 것이다.
도 11은 상기 절삭 가공을 수행하는 제안된 시퀀스를 도시하는 간략화된 플로우 차트이다:
- 모든 홀(hole)들, 전략적으로 배치된 스플릿 컷들 및 공통 컷(common cut)들을 절삭(111)
- 클러스터들 또는 파트들 사이에 생성된 모든 포켓들을 절삭(112), 및
- 상기 클러스터의 상기 외곽 윤곽을 절삭(113).
제 1 가공(111)은 모든 홀들, 전략적으로 배치된 스플릿 절삭들 및 공통 절삭들을 절삭하는 것이고, 이는 가장 먼저 요구된 선삭 영역들을 생성하도록 수행되며, 이는 이러한 가공들을 수행하는 동안에 상기 일 조각의 재료가 여전히 안정된 조각이고 모든 파트들이 여전히 서로 그리고 상기 골격에 연결되기 때문에 쉽게 수행될 수 있다. 절삭들, 스플릿들 및 공통 절삭들은 모두 상기 클러스터에서 상이한 파트들을 연결하도록 배치된 임의의 마이크로 조인트들에 조정된다.
제 2 가공(112)은 클러스터들 또는 파트들 사이에 생성된 모든 포켓들을 절삭하는 것이고, 이는 이러한 가공들을 수행하는 동안에 상기 일 조각의 재료가 여전히 안정된 조각이고 모든 파트들이 여전히 서로 그리고 상기 골격에 연결되기 때문에 쉽게 수행될 수 있다.
제 3 그리고 마지막 가공(113)은 상기 클러스터의 외곽 윤곽을 절삭하는 것이고, 이를 수행하면서, 모든 파트들은 골격으로부터 해방(release)되며 상기 공정 동안 생성된 임의의 마이크로 조인트들을 이용하여 서로들끼리만 연결될 것이다. 만약 마이크로 조인트들은 상기 클러스터의 파트들을 서로 대신에 상기 골격에 연결되는 일 실시예가 이용되면, 상기 마이크로 조인트들은 상기 외곽 윤곽을 절삭하는 동안 생성됨을 이해해야 한다.
본 발명에 따른 방법은 CAM(computer aided manufacturing), CAD(computer aided design)을 위한 도구로서 또는 CNC(computer numerical control)를 이용하여 제어되는 절삭 장비의 수치 제어기(numerical controller)인에 의해 사용되는 제어 룰들 및 변수들의 부분으로서 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명은 도 1을 참조하여 새롭게 설명될 일 시스템에 관한 것이며, 일 조각의 재료(12) 중에서 몇몇 파트들(12a, 12b, 12c)을 절삭하는 머신을 위한 시스템(11)이며, 독창적인 시스템(11)은 빔 절삭 디바이스(13)를 제어하기 위한 빔 절삭 디바이스(13) 및 제어 유닛(14)을 포함한다.
제어 유닛(14)은 이차원 형상들 또는 패턴들을 절삭하기 위한 일 세트의 제어 룰들을 따르도록 구성되며, 여기서 하나의 룰 또는 몇몇 룰들의 조합은 절삭될 상기 형상 또는 패턴에 따른 상기 절삭 가공을 위해 사용될 수 있고, 형상 또는 패턴은 상기 일 조각의 재료(12) 중에서 파트들(12a, 12b, 12c)을 형성한다.
본 발명은 특히 상기 제어 유닛(14)이 자유형 형상들을 갖는 일 클러스터(15)의 파트들(12a, 12b, 12c)의 형성을 위한 룰들을 포함하는 일 세트의 제어 룰들을 따르도록 구성되며, 여기서 파트들(12a, 12b, 12c)은 매우 가깝게 배치되어 오직 상기 절삭 빔(13a)의 두께(13a')가 상기 파트들의 형상이 상기 절삭 빔을 수영할 때마다 인접 파트들 사이에서 발견되도록 한다고 개시한다.
상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 인접 파트들 사이에 마이크로 조인트들을 남기도록 하고, 따라서 상기 마이크로 조인트들이 인접 파트들을 서로 함께 홀딩하도록 하며, 여기서 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 절삭될 윤곽안으로 설정거리만큼 떨어진 지점에서 상기 윤곽의 절삭을 시작하고, 또는 도 5에 도시된 것처럼 절삭될 상기 윤곽의 끝으로부터 설정거리만큼 앞에서 상기 윤곽의 절삭(512)을 중지하며, 그에 의해 상기 절삭 디바이스가 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지않도록 하며, 따라서 제 1 파트(51) 및 제 2 파트(52)를 연결하는 마이크로 조인트(56)를 제공하고, 상기 마이크로 조인트의 사이즈는 상기 설정거리에 대응한다고 제안된다.
도 2에서 도시된 것처럼, 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 마이크로 조인트들(24, 25)이 상기 파트들(21, 22) 및 상기 클러스터를 둘러싸는 제료(2) 사이에 남도록 하며, 따라서 상기 마이크로 조인트들(24, 25)이 상기 둘러싸는 재료와 함께 상기 파트들(21, 22)을 홀딩하도록 한다.
상기 제어 유닛은 상기 마이크로 조인트들의 사이즈를 설정하는 제어 룰들, 및 사용된 재료 그리고 사용된 절삭 디바이스에 의존하는, 상기 사이즈를 제어하기 위한 변수들을 따르도록 구성된다.
상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 새로운 홀(hole)을 절삭할 필요없이 일 라인 또는 윤곽의 연속적인 절삭 동안 우 공구 반경 보정, 좌 공구 반경 보정 및 공구 반경 보정 미사용 중에서 스위칭하도록 구성된다. 도 2는 포인트(2a)에서 절삭을 시작하여 상기 포인트(2b)까지 하는 경우, 좌 공구 반경 보정이 제 1 파트(21)의 윤곽의 절삭을 위해 사용됨을 도시함으로써 이를 예시한다. 상기 공통 절삭이 시작하여, 포인트(2b)부터 포인트(2c)까지는, 상기 윤곽의 공통 절삭 파트 동안, 공구 반경 보정이 사용되지 않으며, 포인트(2c)부터 포인트(2d)까지, 우 공구 반경 보정이 제 2 파트(22)의 윤곽을 절삭하기 위해 사용된다.
도 3에서 예시된 것처럼, 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 이 목적을 위해 스플릿 절삭을 만듦으로써, 또는 필수적으로 요구되는 것보다 길게 일 라인 또는 윤곽을 절삭함으로써 전략적으로 배치된 선삭 영역들(35', 36', 37')을 생성하고, 상기 절삭 디바이스를 제어하여 여기서 생성된 갭(gap)을 선삭 영역으로서 사용하도록 한다.
상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어함으로써 상기 절삭 디바이스를 제어하여 상기 갭을 선삭 영역으로서 사용하도록 하여 상기 절삭 빔이 상기 선삭 영역에서 상기 절삭 디바이스를 따라가도록 한다.
상기 빔의 따라감은 상이한 방식들로 제공될 수 있다. 상기 절삭 가공이 상기 갭의 다른 측면에서 시작하기 때문에 상기 제어 유닛으로 하여금 상기 절삭 가공을 제어하여 상기 절삭 갭 내에서 절삭 속도를 낮추고 일반 절삭 속도로 가속하도록 하는 것이 가능하다. 상기 선삭 영역에서 타이트(tight)한 선삭 포인트의 자연적인 원인은 상기 절삭 속도가 회전(turn)이 이루어지기 때문에 낮춰지는 것이고, 그러나 몇몇 애플리케이션들에서, 신뢰성 및/또는 품질 요구사항들에 따라, 상기 빔을 실제로 따라가는 것을 보장하기 위해 상기 절삭 공정에서 움직임을 적극적으로 그 속도를 낮추거나 또는 심지어 중지하는 것이 요청될 수 있다.
상기 제어 유닛은 또한 상기 절삭 디바이스를 제어하여 상기 절삭 갭 내의 반경을 변경하거나, 또는 상기 절삭 갭 내의 각도 또는 위상을 변경하도록 구성될 수 있다.
동일한 방식으로, 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여, 절삭 빔이 인터셉션 포인트를 교차하기 때문에, 상기 절삭 빔이 상기 인터셉션 포인트에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 구성될 수 있다.
도 6에서 도시된 것처럼, 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 작은 각도들(6A)을 두 개의 절삭들, 제 1 절삭(61) 및 제 2 절삭(62)으로 절삭하도록 구성되며, 각각의 라인에 대한 하나의 절삭은 각도(6A)로 리드하며, 각각의 절삭(61, 62)은 각도(6A)의 팁(6A')으로 리드한다고 제안된다.
도 8에 도시된 것처럼, 두 개의 절삭들 제 1 절삭(81) 및 제 2 절삭(82) 사이의 거리가 매우 작아 상기 두 개의 절삭들(81, 82) 사이의 재료의 특성들이 서로 영향받고 간섭하기 시작하며, 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여, 개별적인 절삭의 외곽 파트들로부터 개별적인 절삭의 중심을 향하여 시작하는, 개별적인 절삭(81, 82)을 두 개의 부분 절삭들(81a, 81b, 82a, 82b)로 만들도록 한다고 제안된다.
또한 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여, 개별적인 절삭을 따라 상기 부분 절삭들(81a, 81b, 82a, 82b)을 만들지 않도록 하나, 마이크로 조인트는 상기 두 개의 부분 절삭들 사이에 남겨진다. 또한 제 3 절삭(83)은, 두 개의 절삭들(83a, 83b)이 마이크로 조인트를 남기지 않고 상기 제 3 절삭(83)의 반경을 닫지 않는 것으로 구성되도록 도시된다.
또한 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 상기 일 클러스터의 파트들이 둘러싸는 재료 또는 어떤 파트에도 속하지 않은 파트들 사이의 재료로부터 완전히 자유롭게 절삭하도록 한다.
도 9는 둘 이상의 클러스터들(9A, 9B, 9C)이 일 조각의 재료로부터 절삭될 때마다, 상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 경계 평행 라인들(9A', 9B')을 포함한 이웃 파트들(9A, 9B) 사이의 제 1 최소 거리(a9)를 사용하도록 제안되며, 여기서 최소 거리(a9)는 제 1 변수에 의해 나타내진다. 이웃 파트들(9A, 9C) 사이의 제 2 최소 거리(b9)는 제 2 변수에 의해 나타내지며, 적어도 하나의 이웃 파트들은 경계 접선(9C')을 가지며, 여기서 제 2 변수에 의해 나타낸 제 2 거리(b9)는 제 1 변수에 의해 나타낸 제 1 거리(a9)보다 짧다.
제 2 변수에 의해 나타낸 제 2 거리(b9)는 접선(9C')의 반경에 의존한다.
또한 제 3 변수는 이웃 파트들(9B, 9C) 사이의 제 3 최소 거리(c9)를 나타내도록 구성된다고 제안되며, 적어도 하나의 이웃 파트들(9B)은 경계 코너(9B'')를 가지며, 여기서 제 3 변수에 의해 나타낸 제 3 거리(c9)는 제 1 및 제 2 변수들에 의해 나타낸 거리들(a9, b9)보다 짧다.
또한 상기 제어 유닛은 사용된 재료를 나타내는 제 4 변수, 및 플라즈마, 레이저, 플레임, 워터, 이온, 토치, 펠렛 또는 에어를 이용한 절삭과 같은 사용된 빔 절삭 기술을 나타내는 제 5 변수를 고려하도록 구성된다고 제안된다.
또한 상기 제어 유닛은 제 4 및 제 5 변수에 의존하는, 절삭 빔의 폭을 나타내는 제 6 변수를 고려하도록 구성된다고 제안된다.
도 10은 상기 제어 유닛이 사용된 재료, 사용된 재료의 두께 및 사용된 절삭 기술에 의존하여, 리드 인(101) 또는 리드 아웃(102)을 위한 자동 각도 조절 및 길이 조절을 이용하여 리드 인(101) 또는 리드 아웃(102)을 제공하도록 구성된다고 도시한다.
본 발명에 따른 제어 유닛은 절삭 디바이스를 제어하여 도 11의 플로우 차트에 의해 표시된 것처럼 다음의 시퀀스로 상기 절삭 가공을 수행하도록 구성될 수 있다:
- 모든 홀들, 전략적으로 배치된 스플릿 컷들 및 공통 컷들을 절삭(111)
- 클러스터들 또는 파트들 사이에 생성된 모든 포켓들을 절삭(112), 및
- 상기 클러스터의 상기 외곽 윤곽을 절삭(113).
독창적인 시스템은 CAM(computer aided manufacturing), CAD(computer aided design)을 위한 도구로서 기능하도록 구성될 수 있고, 독창적인 제어 유닛은 CNC(computer numerical control) 머신의 수치 제어기(numerical controller)일수 있다.
본 발명은 또한 도 1에서 도식적으로 예시된 것처럼 실행되는 경우 컴퓨터로 하여금 상기 독창적인 방법에 따른 제어 룰들 및 변수들을 구현하도록 하는 컴퓨터 프로그램 코드(P1)을 포함한, 컴퓨터 프로그램 물건(P)에 관한 것이다.
본 발명은 앞서 설명하고 예시된 실시예들로 제한되지 않으며, 그에 대한 변형들이 첨부되는 청구범위에서 설명되는 것과 같은 독창적인 개념의 범위 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (43)

  1. 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭(cut)하는 머신을 위한 방법으로서,
    이차원 형상들 또는 패턴들을 절삭하기 위한 일 세트의 제어 룰들 및 변수들을 제공하며, 여기서 하나의 룰 또는 몇몇 룰들의 조합은 절삭될 상기 형상 또는 패턴에 따라 절삭 가공을 위해 사용되며, 상기 형상 또는 패턴은 상기 한 조각의 재료 중에서 상기 파트들을 형성하며,
    상기 일 세트의 제어 룰들은 자유형(free form) 형상들의 일 클러스터(cluster)의 파트들의 형성을 위한 룰들을 포함하고, 상기 파트들은 서로 매우 가깝게 위치하여 상기 파트들의 형상이 절삭 빔을 수용할 때마다 오직 상기 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께가 인접 파트들 사이에서 발견되도록 하는 것을 특징으로 하며
    상기 일 세트의 제어 룰들은 선삭(turning) 영역들을 생성하기 위해 스플릿 컷(split cut)을 만들거나 또는 필수적으로 요구되는 것보다 길게 일 라인 또는 윤곽을 절삭함으로써 전략적으로 배치된 선삭(turning) 영역들을 생성하는 룰과, 여기에서 생성된 갭을 선삭 영역들로서 사용하기 위한 룰들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일 세트의 제어 룰들은 인접 파트들을 서로 함께 홀딩(hold)하는 마이크로 조인트들에 의해 상기 파트들을 함께 연결(join)하기 위한 룰들을 포함하고, 마이크로 조인트는 윤곽(contour)의 절삭을 절삭될 윤곽 안으로 설정거리만큼 향한 지점에서 시작함으로써, 또는 상기 윤곽의 절삭을 상기 절삭될 윤곽의 끝으로부터 설정거리만큼 앞에서 중지함으로써 이루어지며, 따라서 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지(close) 않으며, 여기서 상기 마이크로 조인트의 사이즈는 상기 설정 거리에 대응하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일 세트의 제어 룰들은 상기 클러스터 내의 상기 파트들을 분리하고 상기 파트들을 상기 클러스터를 둘러싸는 상기 재료와, 상기 둘러싸는 재료와 함께 상기 파트들을 홀딩하는 마이크로 조인트들에 의해, 연결하기 위한 룰들을 포함하며, 마이크로 조인트는 윤곽(contour)의 절삭을 절삭될 윤곽 안으로 설정거리만큼 향한 지점에서 시작함으로써, 또는 상기 윤곽의 절삭을 상기 절삭될 윤곽의 끝으로부터 설정거리만큼 앞에서 중지함으로써 이루어지며, 따라서 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지(close) 않으며, 여기서 상기 마이크로 조인트의 사이즈는 상기 설정거리에 대응하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 마이크로 조인트들의 사이즈는 상기 제어 룰들을 통해 제어되며, 상기 사이즈를 제어하기 위한 변수들은 상기 설정거리, 사용된 재료 및 사용된 절삭 디바이스에 의존하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일 세트의 제어 룰들은 상기 절삭 빔의 턴-오프(turn-off) 및 턴-온(turn-on) 없이 일 라인(line) 또는 윤곽의 연속적인 절삭 동안에 우 공구 반경 보정(right tool radius compensation), 좌 공구 반경 보정(left tool radius compensation), 및 공구 반경 보정 미 사용 중에서 스위칭하기 위한 룰들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 선삭 영역으로서 상기 갭의 사용은 상기 절삭 빔으로 하여금 상기 선삭 영역에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일 세트의 제어 룰들은 상기 절삭 빔이 인터셉션(interception) 포인트를 교차하는 동안 상기 절삭 빔으로 하여금 상기 인터셉션 포인트에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 하기 위한 룰들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일 세트의 제어 룰들은 작은 각도들을 절삭하기 위한 룰을 포함하며, 상기 룰은 작은 각도를 두 개의 컷(cut)들로 절삭하고, 각각의 라인에 대한 하나의 컷은 상기 각도로 리드(lead)하며, 각각의 컷은 상기 각도의 팁(tip)으로 리드한다고 명시(state)하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 두 개의 컷들 사이의 거리가 매우 작아 상기 두 개의 컷들 사이의 상기 재료의 특성들이 서로 영향받고 간섭(struggle)하기 시작하는 경우, 각각의 컷은 상기 컷의 외곽 파트들로부터 상기 컷의 중심으로 향하도록 시작하는 두 개의 부분 컷들로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 부분 컷들은 각각의 컷을 따라 이루어지지 않으나, 마이크로 조인트는 두 개의 상기 부분 컷들 사이에 남는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  11. 제1항, 제2항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 클러스터의 파트들을 둘러싸는 재료 또는 어떤 파트에도 속하지 않은 파트들 사이의 재료로부터 완전히 분리되도록 절삭하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  12. 제1항, 제2항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 둘 이상의 클러스터들은 하나의 조각의 재료로부터 절삭되며, 적어도 두 개의 상이한 변수들이 두 개의 상이한 클러스터들로부터 이웃 파트들 사이의 거리를 설정하도록 사용되며, 제 1 변수는 경계 평행 라인들을 포함한 이웃 파트들 사이의 제 1 최소 거리를 나타내며, 제 2 변수는 이웃 파트들 사이의 제 2 최소 거리를 나타내고 ― 상기 이웃 파트들 중 적어도 하나는 경계 접선(tangent)을 가짐 ―, 여기서 상기 제 2 변수에 의해 나타내지는 상기 제 2 최소 거리는 상기 제 1 변수에 의해 나타내지는 상기 제1 최소 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제 2 변수에 의해 나타낸 제 2 최소 거리는 상기 접선의 반경(the radius of the tangent)에 의존하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서, 제 3 변수는 이웃 파트들 사이의 제 3 최소 거리를 나타내며, 상기 이웃 파트들 중 적어도 하나는 경계 코너를 가지며, 상기 제 3 변수에 의해 나타낸 제 3 최소 거리는 상기 제 1 변수 및 상기 제 2 변수들에 의해 나타내지는 제 1, 2 최소 거리들보다 짧은 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  15. 제1항, 제2항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제 4 변수는 사용된 재료를 나타내며, 제 5 변수는 플라즈마(plasma), 레이저(laser), 플레임(flame), 워터(water), 이온(ion), 토치(torch), 펠렛(pellet) 또는 에어(air)를 이용한 절삭과 같은 사용된 빔 절삭 기술을 나타내는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서, 제 6 변수는 상기 제 4 및 제 5 변수에 의존하는, 상기 절삭 빔의 폭(width)을 나타내는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  17. 제1항, 제2항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 사용된 재료, 상기 사용된 재료의 두께 및 사용된 절삭 기술에 따라 리드 인(lead in) 또는 리드 아웃(lead out)을 위한 자동 각도 조절 및 길이 조절을 이용하여 상기 리드 인 또는 리드 아웃을 제공하는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  18. 제1항, 제2항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 순서의 절삭 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는,
    - 모든 홀들, 전략적으로 배치된 스플릿 컷들 및 공통 컷(common cut)들을 절삭
    - 클러스터들 또는 파트들 사이에 생성된 모든 포켓들을 절삭, 및
    - 상기 클러스터의 상기 윤곽을 절삭하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  19. 제1항, 제2항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법은 CAM(computer aided manufacturing) 또는 CAD(computer aided design)을 위한 도구로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법은 CNC(computer numerical control)을 이용하여 제어되는 절삭 장비에서 수치 제어기(numerical controller)에 의해 사용되는 상기 제어 룰들 및 변수들의 부분으로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 빔 절삭 기술을 이용하여 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 방법.
  21. 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템으로서,
    빔 절삭 디바이스 및 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 이차원 형상들 또는 패턴들을 절삭하기 위한 일 세트의 제어 룰들을 따르도록 구성되며, 하나의 룰 또는 몇몇 룰들의 조합이 절삭될 상기 형상 또는 패턴에 따라 절삭 가공을 위해 사용될 수 있고, 상기 형상 또는 패턴은 상기 한 조각의 재료 중에서 상기 파트들을 형성하며,
    상기 제어 유닛은 자유형 형상들의 일 클러스터의 파트들의 형성을 위한 룰들을 포함한 일 세트의 제어 룰들을 따르도록 구성되며, 상기 파트들은 서로 매우 가깝게 배치되어 오직 절삭 빔에 의해 이루어진 일 컷의 두께가 인접 파트들 사이에서 발견되도록 하는 것을 특징으로 하며,
    상기 제어 유닛은 상기 절삭 디바이스를 제어하여 선삭 영역들을 생성하기 위해 스플릿 컷을 만듦으로써 또는 필수적으로 요구되는 것보다 긴 일 라인 또는 윤곽을 절삭함으로써 전략적으로 배치된 선삭 영역들을 생성하도록 구성되고, 상기 절삭 디바이스가 상기 생성된 갭을 선삭 영역으로서 사용하도록 제어하고,
    상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 선삭 영역들을 생성하기 위해 스플릿 컷을 만들거나 또는 필수적으로 요구되는 것보다 긴 일 라인 또는 윤곽을 절삭함으로써 전략적으로 배치된 선삭 영역들을 생성하는 룰과, 여기에서 생성된 갭을 선삭 영역으로서 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 인접한 파트들 사이의 마이크로 조인트들이 남도록 구성되며, 따라서 상기 마이크로 조인트들로 하여금 서로 함께 인접 파트들을 홀딩하도록 하며, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 윤곽의 절삭을 절삭될 윤곽 안으로 설정거리만큼 향한 지점에서 시작하거나, 또는 상기 윤곽의 절삭을 상기 절삭될 윤곽의 끝으로부터 설정거리만큼 앞에서 중지하도록 구성되며, 그에 의해 상기 빔 절삭 디바이스는 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지(close) 않도록 하여, 따라서 상기 마이크로 조인트가 상기 설정 거리에 대응하는 사이즈를 갖도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 클러스터 내의 상기 파트들을 분리하고 상기 파트들 및 상기 클러스터를 둘러싸는 재료 사이에 마이크로 조인트들을 남겨두도록 하여, 따라서 상기 마이크로 조인트들로 하여금 상기 둘러싸는 재료와 함께 상기 파트들을 홀딩하도록 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 윤곽의 절삭을 절삭될 윤곽 안으로 설정거리만큼 향한 지점에서 시작하거나, 또는 상기 윤곽의 절삭을 상기 절삭될 윤곽의 끝으로부터 설정거리만큼 앞에서 중지하도록 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하도록 구성되며, 그에 의해 상기 빔 절삭 디바이스는 상기 윤곽의 완전한 절삭을 닫지 않도록 하여, 따라서 상기 마이크로 조인트가 상기 설정거리에 대응하는 사이즈를 갖도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 마이크로 조인트들의 사이즈를 설정하는 제어 룰들을 따르도록 구성되며, 상기 사이즈를 제어하기 위한 변수들은 상기 설정 거리, 사용된 재료 및 사용된 빔 절삭 디바이스에 의존하는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 새로운 홀(hole)을 절삭할 필요 없이 일 라인(line) 또는 윤곽의 연속적인 절삭 동안에 우 공구 반경 보정(right tool radius compensation), 좌 공구 반경 보정(left tool radius compensation), 및 공구 반경 보정 미 사용 중에서 스위칭하도록 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  26. 제21항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스가 상기 빔 절삭 디바이스를 조절함으로써 상기 갭을 선삭 영역으로서 사용하도록 조절되어, 상기 절삭 빔이 상기 선삭 영역에서 상기 빔 절삭 디바이스를 따라가도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  27. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 절삭 빔이 인터셉션 포인트를 교차하는 동안, 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 상기 절삭 빔으로 하여금 상기 인터셉션 포인트에서 사용된 절삭 디바이스를 따라가도록 구성된 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  28. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 작은 각도들을 두 개의 컷들로 절삭하도록 구성되며, 각각의 라인을 위한 하나의 컷은 상기 각도로 리딩하며, 각각의 컷은 상기 각도의 팁으로 리딩하는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 두 개의 컷들 사이의 거리가 매우 작아 상기 두 개의 컷들 사이의 상기 재료의 특성들이 서로 영향받고 간섭하기 시작하는 경우, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 상기 컷의 외곽 파트들로부터 시작하여 상기 컷의 중심으로 향하는 두 개의 파트 컷들에서 각각의 컷을 만들도록 구성된 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 상기 파트 컷들을 각각의 컷들을 따라 만들지 않으나, 마이크로 조인트가 상기 두 개의 파트 컷들 사이에 머무르도록 구성된 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  31. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하여 둘러싸는 재료 또는 어떤 파트에도 속하지 않은 파트들 사이의 재료로부터 완전히 자유롭게 상기 일 클러스터의 파트들을 절삭하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  32. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 둘 이상의 클러스터들이 하나의 조각의 재료로부터 절삭되는 때마다, 상기 제어 유닛은 경계 평행 라인들을 포함한 이웃 파트들 사이의 제 1 최소 거리를 이용하고 ― 상기 최소 거리는 제 1 변수에 의해 나타내지며 ―, 이웃 파트들 사이의 제 2 최소 거리를 이용하도록 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하도록 구성되며, 상기 이웃 파트들 중 적어도 하나의 이웃 파트는 경계 접선을 가지며, 상기 제 2 최소 거리는 제 2 변수에 의해 나타내지며, 상기 제 2 변수에 의해 나타내지는 상기 제 2 최소 거리는 상기 제 1 변수에 의해 나타내지는 상기 제 1 최소 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제 2 변수에 의해 나타낸 상기 제 2 최소 거리는 상기 경계 접선의 반경에 의존하는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 제 3 변수는 이웃 파트들 사이의 제 3 최소 거리를 나타내도록 구성되며, 적어도 하나의 상기 이웃 파트들은 경계 코너를 가지며, 상기 제 3 변수에 의해 나타낸 상기 제 3 최소 거리는 상기 제 1 및 제 2 변수들에 의해 나타낸 거리들보다 짧은 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  35. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 사용되는 재료를 나타내는 제 4 변수, 및 플라즈마, 레이저, 플레임, 워터, 이온, 토치, 펠릿 또는 에어를 이용한 절삭과 같은 사용된 빔 절삭 기술을 나타내는 제 5 변수를 고려하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 제 4 및 제 5 변수에 의존하는 상기 절삭 빔의 폭을 나타내는 제 6 변수를 고려하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  37. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 사용된 재료, 상기 사용된 재료의 두께 및 사용된 절삭 기술에 의존하여, 리드 인 또는 리드 아웃을 위한 자동 각도 조절 및 길이 조절을 이용하여 상기 리드 인 또는 리드 아웃을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  38. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 다음의 순서의 절삭 가공을 수행하도록 상기 빔 절삭 디바이스를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    - 모든 홀들, 전략적으로 배치된 스플릿 컷들 및 공통 컷들을 절삭
    - 클러스터들 또는 파트들 사이에 생성된 모든 포켓들을 절삭, 및
    - 상기 클러스터의 상기 윤곽을 절삭하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  39. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템은 CAM(computer aided manufacturing) 또는 CAD(computer aided design)을 위한 도구로서 기능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
  40. 제21항, 제22항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 CNC(computer numerical control) 머신의 수치 제어기(numerical controller)인 것을 특징으로 하는, 한 조각의 재료 중에서 몇몇 파트들을 절삭하는 머신을 위한 시스템.
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