KR20110004844A - 레이저 절단 시스템을 제어하기 위한 방법 및 레이저 절단 시스템을 제어하기 위한 ｎｃ 파트 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 빔(16)에 의해 파이프(2)로부터 다수의 파이프 부품들(51 내지 54)을 절단하는 레이저 절단 시스템(1)을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 절단하려는 각각의 파이프 부품(51 내지 54)에 대해 각각의 파이프 부품(51 내지 54)의 시작부 기하 형태(51a 내지 54a)를 절단하는 시작부 분리 절단 및 단부 기하 형태(51b 내지 54b)를 절단하는 단부 분리 절단을 갖는 하나의 NC 파트 프로그램을 작성하고, 절단하려는 파이프 부품(51 내지 54)의 가공을 NC 파트 프로그램에 의거하여 수행하되, 일정한 가공 경계 조건들이 존재할 경우에 적어도 가공하려는 하나의 파이프 부품(51 내지 54)에 대해 해당 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 시작부 분리 절단 또는 단부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는다.
Description
본 발명은 레이저 빔에 의해 파이프로부터 다수의 파이프 부품들을 절단하는 레이저 절단 시스템을 제어하기 위한 방법, 레이저 빔에 의해 파이프로부터 다수의 파이프 부품들을 절단하는 레이저 절단 시스템을 제어하기 위한 NC 파트 프로그램, 및 그에 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 출원의 범위 내에서 파이프란 통상적으로 그 길이가 그 횡단면보다 훨씬 더 크고 거의 비가요성의 재료로 제작된 긴 물체를 의미한다. 파이프는 개방되거나 폐쇄된 임의의 횡단면 형태를 가질 수 있는데, 원형 파이프 및 사각형 파이프가 가장 널리 사용되는 파이프이다. 본 출원의 범위에서는, 레이저 절단에 의해 파이프들로부터 제조되는 파이프 형태의 구성 부품들을 파이프 부품들로 지칭하기로 한다.
도 1은 파이프들(2)의 레이저 절단을 위한 "TruLaser Tube"로서 공지된 가공 시스템(1)을 나타낸 것으로, 본 가공 시스템은 레이저 절단 시스템으로서 지칭되고, 임의의 횡단면 형태를 갖는 파이프들을 가공하도록 구성되어 있다. 도시된 레이저 절단 시스템(1)은 절단하려는 파이프(2)를 옆에서 공급하는 공급 장치(3), 파이프(2)로부터 파이프 부품들을 레이저 절단하는 가공 장치(4), 및 레이저 절단 시스템(1)으로부터 절단된 파이프 부품들을 빼내는 언로딩 장치(5)를 포함한다. ㄹ레이저 절단 장치(1)의 모든 주요 기능들은 수치 제어 장치(6)에 의해 제어된다.
공급 장치(3)는 피가공물 이동 장치로서의 역할을 하는 회전 및 급송 장치(7)와, 가이드 레일들(9) 및 관통 슬라이딩 장치(10)를 구비한 머신 베이스(machine base)(8)를 포함한다. 회전 및 급송 장치(7)는 모터에 의해 구동되어 가이드 레일들(9) 상에서 급송 방향(11)으로 이동될 수 있다. 회전 및 급송 장치(7)는 공급하려는 파이프(2)를 향한 쪽에 클램핑 장치(12)를 구비하는데, 그 클램핑 장치(12)는 이중 화살표(13)의 방향으로 제어되게 회전될 수 있고, 공급된 파이프(2)를 바깥쪽으로부터 둘러싸서 고정적으로 클램핑한다. 공급된 파이프(2)는 머신 베이스(8)에 통합된 피가공물 서포트(14)에 의해 지지된다. 가공 장치(4)의 구역에서는, 파이프(2)가 관통 슬라이딩 장치(10)를 통해 안내된다. 관통 슬라이딩 장치(10)는 클램핑 된 파이프(2)가 급송 방향(11)으로 안내되면서 비고정적으로 클램핑되도록 구성된다. 파이프(2)는 관통 슬라이딩 장치(10)에서 회전축(13)을 중심으로 회전될 수 있다.
가공 장치(4)는 레이저 빔(16)을 생성하는 레이저 빔 광원(15), 가공 헤드(17), 및 레이저 빔(16)을 레이저 빔 광원(15)으로부터 가공 헤드(17)로 안내하는 빔 가이드(18)를 포함한다. 레이저 빔(16)은 가공 헤드(17)로부터 나와 클램핑된 파이프(2)의 바깥쪽 둘레면 상의 초점에 모여진다. 머신 베이스(8)의 반대쪽을 향한 관통 슬라이딩 장치(10)의 옆쪽에는 파이프(2)로부터 절단된 파이프 부품 및 잔여 파이프를 레이저 절단 시스템(1)으로부터 반출하는 언로딩 장치가 마련된다.
레이저 절단 시스템(1)의 생산성을 향상시키기 위해, 도 1에 도시된 레이저 절단 시스템(1)은 파이프를 자동으로 인도 위치로 급송하여 레이저 절단 시스템(1)의 공급 장치(3)에 인도하는 로딩 장치(19)를 구비한다. 레이저 절단 시스템(1)과 로딩 장치(1)로 이뤄진 그러한 기계적 어셈블리를 플렉서블 제작 셀(Flexible Manufacturing Cell)(20)(약자 "FMC")이라 지칭한다.
로딩 장치(19)에 의해 공급되는 파이프(2)가 인도 위치에 배치되면, 먼저 회전 및 급송 장치(7)를 가공 헤드로부터 떨어진 출발 위치에 위치시킨다. 파이프 가공을 위해, 클램핑 장치(12)를 개방한 채로 회전 및 급송 장치(7)를 그 출발 위치로부터 가공 헤드(17)의 반대쪽을 향한 파이프(2)의 단부가 클램핑 장치(12) 내에 놓이게 될 때까지 이동시킨다. 클램핑 장치(12)를 폐쇄하고, 그럼으로써 파이프(2)를 회전 및 급송 장치(7)에 클램핑한다. 회전 및 급송 장치(7)와 파이프(2)를 함께 가공 헤드(17) 쪽으로 이동시킨다. 그러면, 가공 헤드(17) 쪽을 향한 파이프(2)의 단부가 우선 관통 슬라이딩 장치(10)에 진입해서 급송 방향(11)으로 관통 슬라이딩 장치(10)를 통과하여 이동하는데, 파이프(2)는 관통 슬라이딩 장치(10)에서 회전축(13)을 중심으로 하여 회전될 수 있다. 회전 및 급송 장치(7)를 급송 방향(1)으로 가공 헤드(7)에 대해 이송 이동시킴으로써 파이프(2)를 원하는 가공 위치로 보낸다.
그러한 가공 시스템의 제어는 NC 제어라 지칭되기도 하는 수치 제어에 의해 이뤄지는데, NC는 영어 용어인 "Numerical Control"의 약자이다. 1970년대 초부터 하드와이어드 NC(hardwired NC) 제어가 CNC(Computerized Numerical Control) 제어로서 지칭되는 컴퓨터에 의한 NC 제어로 대체되었다. 현대의 NC 제어는 전적으로 마이크로프로세서 기법에 기초하므로, NC 제어란 용어와 CNC 제어란 용어는 사실상 동의어로 사용된다. 마이크로프로세서 기법에 기초한 NC 제어의 본질적인 장점은 천편일률적이고 많은 부품 수로 존재하는 하드웨어 컴포넌트들이 상이한 소프트웨어 컴포넌트들의 구축에 의해 특수한 가공 시스템들 및 제작 목적들에 맞춰 적응될 수 있다는데 있다. 현대의 NC 제어의 현황은 예컨대 Manfred Weck의 공작 기계 제작 시스템(Werkzeugmaschinen Fertifungssysteme) 교제, 제4권, "기계 및 시스템의 자동화(Automatisierung von Maschinen und Anlagen)", Springer-Verlag에 기재되어 있다.
NC 제어는 크게 3개의 제어기들로 분류된다:
MMC 제어기를 통해 입력된 데이터 또는 제어 명령은 NC 제어기에서 디코딩되어 기하 데이터, 기술 데이터, 및 스위칭 펑크션(switching function)별로 분리되어 후속 처리된다. 기하 데이터는 예컨대 이동시키려는 공구 경로 및 피가동물 경로(가공 헤드 이동 및 파이프 이동)에 관한 경로 정보들을 포함하는 한편, 기술 데이터는 예컨대 급송 속도 및 레이저 빔 출력과 같은 가공 파라미터들을 포함한다. 스위칭 명령은 예컨대 공구 교환, 부품 공급(파이프 로딩), 및 부품 제거(파이프 언로딩)를 제어한다. 스위칭 명령(switching command)은 SPS 제어기에 전달되고, 거기에서 가공 시스템으로부터 나오는 피드백과 연관되어 단계적으로 수랭되는 제어 프로그램에 따라 스위칭하려는 유닛에 대한 제어 명령으로 변환된다. 기하 데이터와 기술 데이터는 NC 제어기에 의한 호출에 따라 가공 시스템에 대한 해당 축 이동 명령을 생성한다. NC 제어기와 SPS 제어기는 시각화를 위해 실제 기계 상태를 MMC 제어기에 전달한다.
MMC 제어기, SPS 제어기, 및 NC 제어기의 3개의 제어기들은 이전에는 한정된 프로세서 성능으로 인해 이전에는 별개의 프로세서들(멀티프로세서 기법)로서 구현되었다. 현대의 프로세서들은 단일의 프로세서(소위 싱글 프로세서 기법)이더라도 필요한 성능을 제공할 수 있을 만큼 고성능이다. 단일 프로세서 기법에 의한 NC 제어의 경우 ,MMC 제어기, SPS 제어기, 및 NC 제어기의 분리는 단지 소프트웨어 레벨에서만 이뤄진다.
가공 시스템을 제어하기 위해, NC 제어는 NC 프로그램이라고도 지칭되는 적절한 제어 프로그램을 필요로 한다. 가공 시스템에 대한 각각의 명령(instruction)은 DIN 코드에 따라 코딩되어 소위 펑크션들(functions)의 형태로 표현된다. 각각의 가공 방법에 필요한 기본 펑크션들은 국제 가이드라인, 특히 DIN 규격 66025에 제정되어 있다. 기본 펑크션들에 속하는 것들로는, 정해진 위치로의 이동 정보, 부품의 윤곽 추이를 기술하는 기하 정보(시트 부품, 파이프 부품), 및 윤곽의 제작을 위한 기술 정보(예컨대 레이저 절단) 등이 있다. DIN 코드에 규정되어 있는 기본 펑크션들 이외에, 공작 기계 제조업체들은 자신의 가공 시스템 및 그 부속 가공 방법을 위한 특수 NC 펑크션들도 개발하고 있다. 예컨대, 파이프들의 레이저 절단의 경우, 고유의 NC 펑크션에 의해 호출될 수 있는 상이한 천공 방법들이 여러 벽 두께들에 대해 필요하다.
NC 프로그램을 자동으로 작성하기 위해, 공작 기계 제조업체들과 소프트웨어 기업들이 소위 프로그래밍 시스템들을 개발하였다. 그러한 프로그래밍 시스템들은 기본 NC 펑크션들과 특수 NC 펑크션들을 인지하고 있고, 어떤 기술 데이터가 가공에 필요하고 어떤 규칙들이 가공에 적용되는지 알고 있다. 그럼으로써, 프로그래밍 시스템들은 가공을 자동으로 규정지어 NC 프로그램을 생성한다. 특수 NC 펑크션들은 공작 기계 제조업체들의 프로그래밍 시스템에 저장 및 문서화되어 있고, 그에 따라 프로그래머가 특수 NC 펑크션의 DIN 코드를 알지 않고서도 특수 NC 펑크션을 사용할 수 있게 된다. 오늘날, 프로그래머는 전통적인 프로그래밍 지식조차도 알 필요가 없고, 오히려 최적의 가공 파라미터들 및 가공 전략들을 찾아내는 것이 프로그래머의 전문가적인 지식에 해당한다.
도 2는 도 1의 레이저 절단 시스템(1)의 수치 제어 장치(6)를 나타낸 것으로, 그러한 수치 제어 장치(6)는 전체적으로 레이저 절단 시스템(1)과 제작 셀(manufacturing cell)(20)을 제어하는 역할을 하는 하드웨어 컴포넌트들과 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다.
수치 제어 장치(6)는 하드웨어적으로 예컨대 산업용 PC로서 형성된 제어 컴퓨터(31) 및 표시 유닛으로서의 스크린(33)과 입력 유닛으로서의 키보드(34)가 달린 조작반(32)을 갖춘 MMC 제어기(30), 레이저 절단 시스템(1)과 제작 셀(20)을 수동으로 조작하기 위한 공작 기계 제어 패널(35), 및 NC 제어기(37)와 SPS 제어기(38)가 통합된 NCU(Numerical Control Unit; 수치 제어 유닛) 패키지(36)를 포함한다. 제어 장치(8)의 모든 하드웨어 컴포넌트들은 또 다른 제어 컴포넌트들이 접속될 수 있는 버스 시스템(도시를 생략함)을 통해 서로 네트워크 연결된다. MMC 제어기(30) 및 NC 제어기와 SPS 제어기(37, 38)를 갖는 NCU 패키지(36)는 본 실시예에서는 2개의 별개의 컴포넌트들로서 구성된다. 대안적으로, MMC 제어기, NC 제어기, 및 SPS 제어기(30, 37, 38)가 3개의 별개의 컴포넌트들로서 또는 싱글 프로세서 기법으로 하나의 공통의 프로세서로서 구성될 수도 있다. 제어 컴퓨터(31)와 NCU 패키지(36)는 레이저 절단 시스템(1)에 속한 컨트롤 박스(도시를 생략함)에 배치될 수 있다.
제어 장치(6)는 소프트웨어적으로 자동화 컴포넌트들(로딩 장치(19))을 제어하기 위한 조작 소프트웨어 및 제작 셀에 대한 조작 소프트웨어(39)(제작 셀 조작 소프트웨어, FMC 소프트웨어)로서 통합된 주문 관리, 공구 관리, 및 팔레트 관리용 소프트웨어 모듈을 포함한다. 제작 셀에 대한 FMC 소프트웨어(39) 이외에, 레이저 절단 시스템에 대한 조작 소프트웨어(40)(공작 기계 조작 소프트웨어, MMC 소프트웨어), NC 프로그램의 관리를 위한 프로그램 관리자(41), 및 경우에 따라서는 예컨대 프로그래밍 시스템과 같은 또 다른 애플리케이션들도 제어 컴퓨터(31)에 설치된다.
NC 파트 프로그램이라 지칭되는 절단 대상 파이프 부품에 대한 NC 프로그램을 프로그래밍 시스템에서 작성할 수 있도록 하기 위해, 프로그래머는 프로그래밍 시스템에 로딩되는 파이프 부품의 구성 도면을 필요로 한다. 파이프 부품의 구성은 구성 시스템(43)(CAD 시스템) 또는 조합된 구성 및 프로그래밍 시스템(CAD/CAM 시스템)에 의해 이뤄지는데, 여기서 CAD 및 CAM은 각각 컴퓨터 지원 설계(Computer Aided Design) 및 컴퓨터 지원 제작(Computer Aided Manufacturing)의 약자이다. 완성된 구성 도면들은 네트워크(45)에 그를 위해 마련된 공통의 CAD 데이터 저장소에 저장되어 필요 시에 프로그래머가 그에 액세스할 수 있도록 한다.
파이프 부품의 레이저 절단을 위한 NC 파트 프로그램은 2개의 상이한 타입들로 작성될 수 있다. 첫 번째의 경우, 그 NC 파트 프로그램은 작업 준비 중에 프로그래밍 시스템에 의해 작성되어 제어 장치(6)에 전달된다. 이미 기억된 NC 파트 프로그램은 추후에 조작 장치(32)를 통해 변경되거나 수정될 수 있다. 두 번째의 경우, 공작 기계 조작자가 MMC 제어기(30)의 조작 장치(32)에서 수동으로 NC 파트 프로그램을 작성한다. 도 2에 도시된 실시예에서는, 프로그래밍 시스템(42) 이외에, 네트워크(45) 내의 또 다른 프로그래밍 시스템도 조합된 구성 및 프로그래밍 시스템(44)(CAD/CAM 시스템) 및 순수한 프로그래밍 시스템(47)(CAM 시스템)의 형태로 제어 컴퓨터(31)에 설치된다. 제어 컴퓨터(31) 및 프로그래밍 시스템들(42, 44, 47)은 CAM 데이터 저장소(48)와 연결되어 프로그래머 및 공작 기계 조작자가 그에 액세스할 수 있도록 한다. 프로그래머는 완성된 NC 파트 프로그램을 CAM 데이터 저장소(48)에 저장한다. 공작 기계 조작자는 CMA 데이터 저장소(48)에 액세스하여 NC 파트 프로그램을 CAM 데이터 저장소(48)로부터 제어 컴퓨터(31)의 프로그램 관리자(41)로 임포트(import)한다. 프로그램 관리자(41)로의 NC 파트 프로그램의 데이터 전달은 CD-ROM 또는 USB 스틱과 같은 저장 매체를 통해서도 이뤄지고, 그에 따라 CAM 데이터 저장소(48)에 저장되어 있지 않은 NC 파트 프로그램도 역시 프로그램 관리자(41)로 임포트될 수 있다.
레이저 절단 시스템(1)에서 파이프 부품을 제조하기 위해, 공작 기계 조작자는 FMC 소프트웨어(39)에서 도 1에 개략적으로 도시된 주문표(49)를 작성하는데, 주문표(49)에는 각각의 파이프 부품에 대해 해당 NC 파트 프로그램의 프로그램명과 함께 파이프 부품의 개수가 표시되어 있는 부품 주문(49a, 49b)이 작성되어 있다. 작성 시에 부품 주문들(49a, 49b)에는 "비공개" 상태 또는 "공개" 상태가 할당된다. 레이저 절단 시스템(1)에서는 공개된 부품 주문들, 즉 "공개" 상태를 가진 부품 주문들만 가공된다. 비공개 부품 주문들, 즉 "비공개" 상태를 가진 부품 주문들은 가공될 수 없고, 따라서 자동적인 파이프 자리 할당 시에 고려되지 않는다. FMC 소프트웨어(39)는 공개된 부품 주문이 레이저 절단 시스템(1)에서 가공되는 경우에 주문표(49)에 "활성" 상태를 표시한다. 규정된 대로 완료된 부품 주문은 주문표(49)에서 "종료" 상태를 가지게 된다.
파이프(2)에 파이프 부품들의 자리를 할당하는 것을 가변적으로 구성하기 위해, 절단하려는 파이프 부품에 대한 NC 파트 프로그램 내에는 레이저 절단 시스템(2)에 파이프(2)를 로딩하는 것은 물론 잔여 파이프를 언로딩하는 것도 규정되어 있지 않다. NC 파트 프로그램은 레이저 절단에 의해 파이프 부품을 가공하는 것과 절단된 파이프 부품을 레이저 절단 시스템(1)으로부터 배출하는 것을 규정짓는 반면에, 레이저 절단 시스템(1)에 파이프(2)를 로딩하는 것과 레이저 절단 시스템(1)으로부터 잔여 파이프를 언로딩하는 것은 로딩 프로그램 및 언로딩 프로그램에 저장되어 있는 NC 펑크션들에 의해 제어된다.
파이프 부품의 레이저 절단을 규정짓는 절단들은 파이프 부품의 시작부 기하 형태를 절단하는 시작부 분리 절단, 단부 기하 형태를 절단하는 단부 분리 절단, 및 경우에 따라서는 파이프 부품의 윤곽을 절단하는 윤곽 절단으로 구분된다. 파이프 부품의 시작부 절단이 동시에 선행 파이프 부품의 단부 절단이기도 한 경우에는 파이프 부품들 사이에 공통 분리 절단(GTS)이 존재한다.
공지의 레이저 절단 시스템(1) 및 부속 프로그래밍 시스템 "TruToPs Tube"는 파이프 부품의 레이저 절단을 위한 NC 프로그램들을 다음의 4개로 구분하고 있다: 공통 분리 절단 없는 가공 프로그램(통상 프로그램), 공통 분리 절단 있는 가공 프로그램(GTS 프로그램), 트리밍(trimming) 프로그램, 및 재단 프로그램. 통상 프로그램은 파이프 부품의 시작부 분리 절단, 윤곽 절단, 및 단부 분리 절단을 포함한다. "GTS 프로그램" 및 "트리밍 프로그램"의 NC 프로그램들은 절단하려는 인접 파이프 부품들이 공통 분리 절단을 가질 경우에 적용된다. 여기서, 트리밍 프로그램은 시작부 분리 절단을 실행하고, GTS 프로그램은 윤곽 절단 및 단부 분리 절단을 실행한다. 공통 분리 절단 있는 가공은 가공 복잡도를 줄이고 재료를 절감하기 위해 도입되었다. 재단 프로그램은 마지막 파이프 부품(54)의 시작부 분리 절단 및 윤곽 절단을 실행하는 역할을 한다.
도 3a는 시작부 기하 형태(50a)로서의 90°기하 형태, 단부 기하 형태(50b)로서의 90°기하 형태, 및 파이프 부품(50)에 배치된 윤곽(50c)을 갖는 파이프 부품(50)을 나타낸 것이다. 도 3b는 파이프(2)에 4개의 동일한 파이프 부품들(50)의 자리를 할당하는 것을 나타낸 것으로, 파이프 부품들(50)은 제1 파이프 부품, 제2 파이프 부품, 제3 파이프 부품, 및 제4 파이프 부품(51, 52, 53, 54)으로서 파이프(2)에 연이어 배치되고, 시작부 기하 형태들(51a 내지 54a), 윤곽들(51c 내지 54c), 및 단부 기하 형태들(51b 내지 54b)을 갖는다. 공지의 레이저 절단 시스템(1)은 4개의 동일한 파이프 부품들(51, 52, 53, 54)을 제조하기 위해서는 3개의 NC 프로그램들, 즉 트리밍 프로그램, GTS 프로그램, 및 재단 프로그램을 필요로 한다. 트리밍 프로그램은 제1 파이프 부품(51)의 시작부 기하 형태(51a)의 시작부 분리 절단을 실행하고, GTS 프로그램은 제1 파이프 부품(51)의 윤곽(51c)의 윤곽 절단 및 단부 기하 형태(51b)의 단부 분리 절단을 실행한다. GTS 프로그램은 2번째 및 3번째로 실행되어 제2 및 제3 파이프 부품들(52, 53)의 윤곽들(52c, 53c)의 윤곽 절단 및 단부 기하 형태들(52b, 53b)의 단부 분리 절단들을 생성한다. 마지막 제4 파이프 부품(54)은 마지막 파이프 부품(54)의 시작부 기하 형태(54a)의 시작부 분리 절단 및 윤곽(54c)의 윤곽 절단을 실행하는 재단 프로그램에 의해 제조된다. 제1 파이프 부품과 제2 파이프 부품(51, 52) 사이 및 제2 파이프 부품과 제3 파이프 부품(52, 53) 사이에 공통 분리 절단들이 가능하기 때문에, 제2 및 제3 파이프 부품들(52, 53)에 대한 별개의 시작부 분리 절단들이 필요하지 않다. 일반적으로 파이프 길이를 정확히 알고 있지는 않기 때문에, 규정된 영점(zero point)d을 생성하기 위해 파이프(2)의 시작부에서 스트랩(55)을 잘라낸다. 제4 파이프 부품(54)에 있어서는, 레이저 절단 시스템(1)의 클램핑 장치(12)가 파이프(2)를 클램핑하는 사각 지대(dead zone)(56)에서는 파이프(2)가 레이저 절단 시스템(1)에 의해 가공될 수 없다는 것을 고려하여야 한다. 클램핑 장치(12)의 사각 지대(56)에서는 레이저 빔에 의한 단부 분리 절단이 수행될 수 없기 때문에, 파이프 단부(57)의 기하 형태가 제4 파이프 부품(54)의 단부 기하 형태(54b)와 동일한 경우에는 파이프 단부(57)를 제4 파이프 부품(54)의 단부 기하 형태(54b)로서 규정하여 시작부 분리 절단에 의해 제4 파이프 부품(54)의 시작부를 결정한다. 그에 따라, 제3 파이프 부품과 제4 파이프 부품(53, 54) 사이에 잔여 재료가 생기게 된다. 파이프 단부(57)가 제4 파이프 부품(54)의 단부 기하 형태(54b)와 동일하지 않은 경우에는, 클램핑 장치(12)의 사각 지대(56)에서 파이프(2)를 사용할 수 없고, 따라서 제4 파이프 부품(54)을 제작할 수 없다. 제1 파이프 부품(51)의 시작부 기하 형태(51a)가 90°기하 형태이고, 파이프 시작부(59)가 제1 파이프 부품(51)의 시작부 기하 형태(51a)와 일치하는 경우에는, 트리밍 프로그램을 생략할 수도 있다.
본 발명의 과제는 파이프로부터 다수의 파이프 부품들을 절단하는데 필요한, 절단하려는 파이프 부품에 대한 여러 NC 프로그램들의 수를 줄이도록 레이저 절단 시스템의 제어 방법을 개선하는 것이다.
그러한 과제는 본 발명에 따라 절단하려는 각각의 파이프 부품에 대해 각각의 파이프 부품의 시작부 기하 형태를 절단하는 시작부 분리 절단 및 단부 기하 형태를 절단하는 단부 분리 절단을 갖는 하나의 NC 파트 프로그램을 작성하고, 절단하려는 파이프 부품의 가공을 NC 파트 프로그램에 의거하여 수행하되, 일정한 가공 경계 조건들이 존재할 경우에 적어도 가공하려는 하나의 파이프 부품에 대해 해당 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 시작부 분리 절단 또는 단부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않도록 함으로써 해결된다. 절단하려는 하나 이상의 파이프 부품들에 대해 해당 NC 파트 프로그램에 윤곽 절단도 프로그래밍하되, 일정한 가공 경계 조건들이 존재할 경우에 윤곽 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 NC 파트 프로그램은 공지의 레이저 절단 시스템(1)의 "통상 프로그램". "트리밍 프로그램", "GTS 프로그램", 및 "재단 프로그램"의 NC 프로그램들을 대체한다. 본 발명에 따르면, 파이프의 모든 동일한 파이프 부품들은 파이프에서의 파이프 부품의 위치와는 상관이 없이, 즉 파이프에서의 제1 파이프 부품인지, 마지막 파이프 부품인지, 또는 중간 파이프 부품인지 여부와는 상관이 없이 단일의 NC 파트 프로그램에 의해 가공된다.
절단하려는 2개의 인접 파이프 부품들에서 제1 파이프 부품의 단부 기하 형태가 제2 파이프 부품의 시작부 기하 형태와 동일하고, 제1 파이프 부품의 단부 기하 형태로 및 제2 파이프 부품의 시작부 기하 형태로 레이저 빔의 천공이 허용되는 가공 경계 조건 하에서, 제1 파이프 부품의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 제1 파이프 부품의 단부 분리 절단과 제2 파이프 부품의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 제2 파이프 부품의 시작부 분리 절단 중의 어느 하나를 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것이 바람직하다.
절단하려는 파이프 부품이 레이저 절단 시스템의 사각 지대에 배치된 경우에는, 파이프 부품의 단부 기하 형태가 파이프 단부의 기하 형태와 일치하고, 파이프 단부에 배치되는 가공 경계 조건 하에서 파이프 부품의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 파이프 부품의 단부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것이 바람직하다.
절단하려는 파이프 부품이 레이저 절단 시스템의 사각 지대에 배치된 경우에는, 파이프 부품의 시작부 기하 형태와 선행 파이프 부품의 단부 기하 형태 사이에 갭이 존재하는 가공 경계 조건 하에서 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 활성화시켜 가공 시에 실행하는 것이 바람직하다.
첫 번째로 절단하려는 제1 파이프 부품의 경우에는, 파이프 시작부의 기하 형태가 제1 파이프 부품의 시작부 기하 형태와 동일한 가공 경계 조건 하에서 제1 파이프 부품의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 제1 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명은 레이저 빔에 의해 파이프로부터 파이프 부품을 절단하는 레이저 절단 시스템을 제어하기 위한 NC 파트 프로그램으로서, 파이프 부품의 시작부 기하 형태를 절단하는 시작부 분리 절단 및 단부 기하 형태를 절단하는 단부 분리 절단이 NC 파트 프로그램에 프로그래밍되어 있고, 본 발명에 따라 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 파이프 부품의 시작부 분리 절단 및 단부 분리 절단이 비활성화될 수 있는 NC 파트 프로그램에 관한 것이기도 하다. 비활성화될 수 있는 윤곽 절단도 NC 파트 프로그램에 프로그래밍되는 것이 바람직하다.
시작부 분리 절단, 윤곽 절단, 및 단부 분리 절단은 바람직하게는 데이터뱅크로부터 선택될 수 있는 별개의 하위 프로그램들로서 프로그래밍되는 것이 바람직하다.
"동일한 파이프 부품에 대한 GTS 가능", "다른 파이프 부품들에 대한 GTS 가능", "재단 가능", "A 오프셋만큼 회전 가능", "X 오프셋만큼 이동 가능", 및 "뒤집힘 가능"의 하나 이상의 파이프 부품 특성들이 NC 파트 프로그램에 규정되는 것이 매우 바람직하다. "동일한 파이프 부품에 대한 GTS 가능"의 파이프 부품 특성은 파이프 부품의 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태로 레이저 빔의 천공이 수행될 수 있고, X 오프셋만큼의 파이프 부품의 이동이 가능하며, 파이프 부품의 시작부 기하 형태와 단부 기하 형태가 동일한 것에 의해 규정된다. "다른 파이프 부품들에 대한 GTS 가능"의 파이프 부품 특성은 파이프 부품의 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태로 레이저 빔의 천공이 수행될 수 있고, X 오프셋만큼의 파이프 부품의 이동이 가능한 것에 의해 규정된다. "재단 가능"의 파이프 부품 특성은 클램핑 장치의 사각 지대에서 윤곽 절단이 수행되지 않고, 파이프 부품의 단부 기하 형태가 파이프 단부와, 특히 90°기하 형태와 일치하는 것에 의해 규정된다.
아울러, 본 발명은 레이저 절단 시스템을 제어하는 전술된 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로도 구현된다.
본 발명은 파이프로부터 다수의 파이프 부품들을 절단하는데 필요한, 절단하려는 파이프 부품에 대한 여러 NC 프로그램들의 수를 줄인 레이저 절단 시스템의 제어 방법 및 NC 파트 프로그램을 제공한다. 또한, 그러한 제어 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품도 제공한다.
본 발명의 또 다른 장점들은 특허 청구 범위, 발명의 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명확히 파악될 것이다. 또한, 전술된 특징들 및 이제 후술할 특징들은 단독으로 또는 다수의 임의의 조합들로 사용될 수 있다. 도시되고 설명되는 실시 형태들은 종국적인 열거들로 이해되어서는 안 되는 것으로, 오히려 본 발명을 기술하기 위한 예시적 성격을 갖는 것이다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 파이프를 절단하는 공지의 레이저 절단 시스템을 나타낸 도면이고;
도 2는 도 1에 도시된 공지의 레이저 절단 시스템의 수치 제어 장치를 나타낸 도면이며;
도 3a 및 도 3b는 파이프 부품 및 공지의 NC 프로그램에 의해 파이프로부터 4개의 동일한 파이프 부품들을 절단하는데 필요한 모든 절단들을 갖는 파이프를 각각 나타낸 도면들이고;
도 4a 내지 도 4e는 프로그래머가 본 발명에 따른 NC 파트 프로그램의 작성 시에 규정하는 파이프 부품 특성들을 설명하기 위해 2개의 상이한 파이프 부품들 및 그 파이프 부품들의 포개어진 배치와 포개어지지 않은 배치를 각각 나타낸 도면들이며;
도 5는 파이프에 절단하려는 다수의 파이프 부품들의 자리를 할당하는 것을 최적화하기 위한 방법의 개별 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 도면이고;
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제1 실시 형태의 개별 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 도면들이며;
도 7은 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제2 실시 형태의 개별 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 도면이다.
도 1은 파이프를 절단하는 공지의 레이저 절단 시스템을 나타낸 도면이고;
도 2는 도 1에 도시된 공지의 레이저 절단 시스템의 수치 제어 장치를 나타낸 도면이며;
도 3a 및 도 3b는 파이프 부품 및 공지의 NC 프로그램에 의해 파이프로부터 4개의 동일한 파이프 부품들을 절단하는데 필요한 모든 절단들을 갖는 파이프를 각각 나타낸 도면들이고;
도 4a 내지 도 4e는 프로그래머가 본 발명에 따른 NC 파트 프로그램의 작성 시에 규정하는 파이프 부품 특성들을 설명하기 위해 2개의 상이한 파이프 부품들 및 그 파이프 부품들의 포개어진 배치와 포개어지지 않은 배치를 각각 나타낸 도면들이며;
도 5는 파이프에 절단하려는 다수의 파이프 부품들의 자리를 할당하는 것을 최적화하기 위한 방법의 개별 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 도면이고;
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제1 실시 형태의 개별 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 도면들이며;
도 7은 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제2 실시 형태의 개별 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 도면이다.
절단하려는 파이프 부품에 대한 본 발명에 따른 NC 파트 프로그램을 작성할 경우에, 프로그래머는 파이프 부품의 시작부 분리 절단 및/또는 단부 분리 절단을 비활성화할 수 있는지 여부를 지시하는 파이프 부품 특성들을 규정한다. 그러한 파이프 부품 특성들에 속하는 것들로는, "동일한 파이프 부품에 대한 GTS 가능", "다른 파이프 부품들에 대한 GTS 가능", "재단 가능", "A 오프셋만큼 회전 가능", "X 오프셋만큼 이동 가능", 및 "뒤집힘 가능 또는 면대칭 가능"이 있다. 여기서, GTS는 용어 "공통 분리 절단"의 약자이다.
파이프 부품은 파이프 부품의 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태로 레이저 빔의 천공이 허용되고, 파이프 부품이 그에 상응하게 이동될 수 있으며, 파이프 부품의 시작부 기하 형태와 단부 기하 형태가 일치하는 경우에 동일한 파이프 부품에 대한 GTS가 가능하다. 파이프 부품은 파이프 부품의 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태로 레이저 빔의 천공이 허용되고, 파이프 부품이 그에 상응하게 이동될 수 있는 경우에 다른 파이프 부품들에 대한 GTS가 가능하다. 하지만, 그 이외에도 파이프 부품의 시작부 기하 형태가 선행 파이프 부품의 단부 기하 형태와 일치하는 경우에만 분리 절단이 공통 분리 절단으로서 실행될 수 있다. NC 파트 프로그램의 작성 시에는 파이프에서 절단하려는 파이프 부품들의 순서를 아직 알지 못하기 때문에, 분리 절단을 공통 분리 절단으로서 실행하여 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 비활성화할 것을 결정하는 것은 추후에야 비로소 내려질 수 있다. 파이프 부품은 클램핑 장치(12)의 사각 지대(56)에서 윤곽 절단이 수행되지 않고, 파이프 부품의 단부 기하 형태가 90°기하 형태이며, 파이프 부품의 단부 기하 형태가 파이프 단부와 일치하는 경우에 재단 가능하다. 파이프(2)는 가공 시에 클램핑 장치(12)에 의해 클램핑되어 클램핑 장치(12)가 파이프(2)를 둘러싸는 영역에서는 레이저 빔(16)에 의해 가공될 수 없다. 사각 지대(56)는 공작 기계 특유의 파라미터로서, 가공 시스템마다 다를 수 있다.
도 4a는 그 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태를 가진 제1 및 제2 파이프 부품들(60, 61)을 나타낸 것이다. 제1 파이프 부품(60)은 시작부 기하 형태(62)로서 90°분리 절단을 갖고, 단부 기하 형태(63)로서 45°분리 절단을 갖는 반면에, 제2 파이프 부품(61)은 시작부 기하 형태로서 45°분리 절단을 갖고, 단부 기하 형태로서 60°분리 절단을 갖는다. 양 파이프 부품들(60, 61)의 단부 기하 형태들(63, 65)이 90°가 아닌 경사면 절단을 갖기 때문에, 양 파이프 부품들(60, 61)은 "재단 가능"하지 않다. 파이프 부품을 "재단 가능"할 수 있게 하기 위해서는, 파이프 부품의 단부 기하 형태가 90°기하 형태인 파이프 단부와 일치하여야 한다.
도 4a의 양 파이프 부품들(60, 61)의 예에서, 또 다른 파이프 부품 특성들인 "A 오프셋만큼 회전 가능", "X 오프셋만큼 이동 가능", 및 "경사 가능"에 관해 설명하기로 한다.
"A 오프셋만큼 회전 가능" 및 "X 오프셋만큼 이동 가능"의 파이프 특성들은 파이프 부품이 포갤 경우에 회전축(13)을 중심으로 회전될 수 있고(A 오프셋), 급송 방향(11)으로 이동될 수 있는지(X 오프셋) 여부 및 회전 및 이동될 수 있다면 얼만큼 회전 및 이동되는지를 지시한다. 회전 가능성은 예컨대 길이 방향으로 용접 이음매를 갖는 파이프들에서 중요한 의미를 지닌다. 절단되는 모든 파이프 부품들에서 길이 방향 이음매가 동일한 정향을 갖는다면, 파이프 부품들은 파이프에서의 자리 할당 시에 서로에 대해 회전될 수 없어 파이프 부품들은 회전 가능하지 않다. 원형 파이프는 원통 대칭성으로 인해 파이프 축 또는 회전축(13)을 중심으로 임의의 각도만큼 회전 가능하지만, 사각형 파이프는 180°의 정수 배만큼 회전 가능하다. 정사각형 횡단면을 갖는 파이프들은 사각형 파이프들의 특수한 경우로서, 90°의 정수 배만큼 회전 가능하다. 이동 가능성은 예컨대 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태의 영역에서 표면 품질에 대한 엄격한 요건이 요구되는 파이프들에서 중요한 의미를 지닌다. 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태에 대한 레이저 빔의 천공으로 인해 레이저 빔(16)의 일부가 파이프 또는 맞은편 파이프 내면에 맞혀져 거기에서 파이프 부품의 변색이 일어날 수 있다. 시작 기하 형태 및 단부 기하 형태의 영역에서의 파이프 부품의 변색이 바람직하지 않은 경우, 파이프 부품은 이동되지 않거나 한정된 범위에서만 이동되어야 한다. 레이저 빔(16)의 천공 시에 발생하는 용해물의 튄 방울들로 인해 파이프 부품의 품질이 저해될 경우에도 마찬가지이다. "뒤집힘 가능"의 파이프 부품 특성은 파이프 부품이 수평으로 뒤집힐 수 있는지 여부를 지시한다. 파이프 부품이 뒤집힘 가능, 회전 가능, 및 최대 이동 가능한 경우, 동일 파이프 부품에 대한 GTS가 가능하지 않은 파이프 부품들일지라도 동일한 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 비활성화시킨다.
도 4b는 앞쪽 파이프 부품(60a) 및 뒤쪽 파이프 부품(60b)으로서 연이어 배치된 2개의 동일한 파이프 부품들(60)의 2가지 배치들(66a, 66b)을 나타낸 것이다. 2개의 파이프 부품들(60a, 60b)은 회전 및 이동에 의해서는 서로 포개어질 수 없다. 뒤쪽 파이프 부품(60b)을 수평으로 뒤집고, 회전축(13)을 중심으로 180°만큼 회전시킨 후에, 이어서 뒤쪽 파이프 부품(60b)을 급송 방향(11)으로 XAA 오프셋만큼 이동시켜야 뒤쪽 파이프 부품(60b)이 앞쪽 파이프 부품(60a)에 포개어질 수 있다. 뒤집힌 뒤쪽 파이프 부품은 도면 부호 "60b*"로 지시되어 있다. 앞쪽 파이프 부품(60a)의 단부 기하 형태와 수평으로 뒤집힌 뒤쪽 파이프 부품(60b)의 시작부 기하 형태가 동일하기 때문에, 앞쪽 파이프 부품(60a)의 단부 분리 절단을 양 파이프 부품들(60a, 60b)의 공통 분리 절단으로서 실행할 수 있고, 그에 따라 뒤쪽 파이프 부품(60b*)의 시작부 분리 절단을 비활성화시켜 실행하지 않는다.
도 4c는 앞쪽 파이프 부품(61a) 및 뒤쪽 파이프 부품(61b)으로서 연이어 배치된 2개의 동일한 파이프 부품들(61)을 3가지 배치들(67a, 67b, 67c)로 나타낸 것이다. 여기서, 제1 배치(67a)는 포개어지지 않은 형태의 파이프 부품들(61a, 61b)을 나타내고 있는 반면에, 다른 2가지 배치들(67b, 67c)의 파이프 부품들은 서로 포개어져 있다. 제2 배치(67b)에서는, 뒤쪽 파이프 부품(61b)이 XBB 오프셋만큼 이동되었다. 제3 배치(67c)에서는, 뒤쪽 파이프 부품(61b) 수평으로 뒤집히고(61b*), 회전축(13)을 중심으로 180°만큼 회전된 후에, 이어서 XBB 오프셋만큼 이동되었다. 제2 및 제3 파이프 배치들(67b, 67c)의 자리 할당된 파이프 부품 길이들이 일치한다. 수평으로 뒤집힌 파이프 부품(61b*)을 갖는 제3 배치(67c)의 장점은 뒤쪽 파이프 부품(61b*)의 시작부 분리 절단을 비활성화시켜 실행하지 않아도 된다는데 있다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a의 긴 파이프 부품(60)과 짧은 파이프 부품(61)을 포개어지지 않은 배치(68a, 69a) 및 포개어진 배치(68b, 69b)로 나타낸 것이다. 도 4d는 긴 파이프 부품(60)의 뒤쪽에 짧은 파이프 부품(61)이 배치된 것을 나타내고 있다. 뒤쪽의 짧은 파이프 부품(61)은 XAB 오프셋만큼의 이동에 의해 앞쪽의 긴 파이프 부품(60)에 포개어질 수 있고, 그에 따라 뒤쪽 파이프 부품(61)의 자리 할당된 파이프 부품 길이가 XAB 오프셋만큼 감소하게 된다. 파이프 부품들(60, 61)이 최대로 이동될 수 있으면, 뒤쪽 파이프 부품(61)의 시작부 분리 절단을 비활성화시킬 수 있는데, 그것은 앞쪽 파이프 부품(60)의 단부 기하 형태와 뒤쪽 파이프 부품(61)의 시작부 기하 형태가 일치하기 때문이다. 도 4e는 짧은 파이프 부품(61)의 뒤쪽에 긴 파이프 부품(60)이 배치된 것을 나타내고 있다. 양 파이프 부품들(60, 61)은 회전 및 이동에 의해서는 서로 포개어질 수 없다. 뒤쪽의 긴 파이프 부품(60)을 수평으로 뒤집어야(60*) 비로소 양 파이프 부품들(60, 61)이 포개어질 수 있다. 회전축(13)을 중심으로 180°만큼 회전시키고 급송 방향(11)으로 XBA 오프셋만큼 이동시킴으로써, 뒤쪽 파이프 부품(60*)의 자리 할당된 파이프 부품 길이가 XBA 오프셋만큼 감소하게 된다. 앞쪽 파이프 부품(61)의 단부 기하 형태와 뒤쪽 파이프 부품(60*)의 시작부 기하 형태가 일치하지 않기 때문에, 뒤쪽 파이프 부품(60*)의 시작부 분리 절단을 비활성화시킬 수 있는 것이 아니라. "활성" 상태로 유지하여 실행하게 된다.
도 5는 파이프에 절단하려는 다수의 파이프 부품들의 자리를 할당하는 것을 최적화하기 위한 개별 방법 단계들 S1 내지 S13을 흐름도의 형태로 나타낸 것이다. 그러한 최적화 방법은 S1 내지 S5 단계들을 갖는 제1 방법 섹션, 파이프의 길이 측정(S6 및 S7 단계들), 및 S8 내지 S13 단계들을 갖는 제2 방법 섹션을 포함한다.
제1 단계(S1)에서는, FMC 소프트웨어(39)의 주문표(49)에 절단하려는 파이프 부품에 대한 부품 주문(49a, 49b)을 작성하여 공개한다. 제2 방법 단계(S2)에서는, 그 파이프 부품을 "공개" 상태를 갖는 주문표의 다른 파이프 부품들 및 동일한 부품에 포개는 것을 수행하였는지 여부와 그와 같이 포갠 결과가 이미 존재하는지 여부를 확인한다. 2개의 파이프 부품들이 포개어질 경우, 하나의 파이프 부품에 대한 다른 파이프 부품의 가능한 회전(A 오프셋) 및/또는 이동(X 오프셋)을 계산한다. 프로그래머는 NC 파트 프로그램의 작성 시에 파이프 부품이 회전 및 이동될 수 있는지 여부 및 회전 및 이동될 수 있다면 얼만큼 회전 및 이동될 수 있는지를 "A 오프셋만큼 회전 가능" 및 "X 오프셋만큼 이동 가능"의 특성들을 통해 결정해둔다. 포개어짐은 시작부 기하 형태와 단부 기하 형태를 갖는 3차원 파이프 부품을 2차원 평면에 전개한 전개도를 기반으로 한다. S2 단계의 확인 결과가 부정(N)이고, 파이프 부품의 포개어짐이 수행되지 않았거나 전혀 수행되지 않았으면, 제3 단계(S3)에서 동일한 파이프 부품 및 주문표의 모든 공개 파이프 부품들에 그 파이프 부품이 포개어지는 것을 계산하고, 계산된 포개어짐 결과(X 오프셋 및 A 오프셋)를 제4 단계(S4)에서 저장한다. S3 및 S4 단계들은 준비 계산으로서 지칭된다. S4 단계 후에 또는 S2 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, 제5 단계(S5)에서 절단하려는 모든 파이프 부품들에 대해 부품 주문들이 작성되어 공개되었는지 여부를 확인한다. S5 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S1 단계의 제1 방법 단계를 속행하여 파이프 부품에 대한 또 다른 부품 주문을 공개하거나 작성한다. S5 단계의 확인 결과가 긍정(J)이고, 절단하려는 모든 파이프 부품들에 대해 부품 주문들이 주문표에 작성되어 공개되어 있으면, 최적화 방법의 제1 방법 섹션이 종료된다.
제6 방법 단계(S6)에서는, 파이프의 길이 측정을 수행하고, 파이프 길이의 측정치를 제7 방법 단계(S7)에서 측정 장치로부터 레이저 절단 시스템(1)의 제어 장치(6)에 전달한다. 본 발명에 따른 방법의 제2 방법 섹션은 S7 단계에서 제어 장치(6)가 파이프 길이의 측정치를 획득한 후에 시작된다. 제8 방법 단계(S8)에서는, 파이프 부품 길이들의 합(파이프 부품 합)에 대해 제1 파이프 자리 할당 타입을 결정하고, 제1 방법 섹션의 준비 계산(S3 및 S4 단계들)으로부터의 포개어짐 결과에 의해 자리 할당 파이프 길이를 계산한다. 제9 방법 단계(S9)에서는, 제1 파이프 자리 할당 타입을 파이프 부품 합 및 자리 할당 파이프 길이와 함께 "최상의 파이프 자리 할당"으로서 저장한다. 제10 방법 단계(S10)에서는, 파이프 자리 할당 타입의 계산이 중단되었거나 종료되었는지 여부를 확인한다. S10 단계의 확인 결과가 긍정(J)이고, 파이프 자리 할당 타입의 계산이 종료되었으면, 최적화 방법이 종료되고, S9 단계에서 "최상의 파이프 자리 할당"으로서 저장된 파이프 자리 할당 타입이 최적화 방법의 결과가 된다. S10 단게의 확인 결과가 부정(N)이고, 또 다른 파이프 자리 할당 타입들의 계산이 속행되면, 제11 단계(S11)에서 파이프 부품 합 및 자리 할당 파이프 길이에 대해 또 다른 파이프 자리 할당 타입을 계산한다. 제12 방법 단계(S12)에서는, 또 다른 파이프 자리 할당 타입의 파이프 부품 합을 S9 단계에서 저장된 "최상의 파이프 자리 할당"의 파이프 부품 합과 비교한다. S12 단계의 비교 결과가 미만(N)이면, 즉 또 다른 파이프 자리 할당 타입의 파이프 부품 합이 "최상의 파이프 자리 할당"의 파이프 부품 합보다 작으면, S11 단계에서 계산된 파이프 자리 할당 타입을 버리고, 본 발명에 따른 최적화 방법의 S10 단계를 속행한다. 반면에, S12 단계의 비교 결과가 초과(J)이면, 즉 또 다른 파이프 자리 할당 타입의 파이프 부품 합이 "최상의 파이프 자리 할당"의 파이프 부품 합보다 크면, 본 발명에 따른 최적화 방법의 S9 단계를 속행하여 이제는 또 다른 파이프 자리 할당 타입을 파이프 부품 합과 자리 할당 파이프 길이와 함께 "최상의 파이프 자리 할당"으로서 저장한다. S12 단계의 비교 결과가 동일(G)이면, 즉 또 다른 파이프 자리 할당 타입의 파이프 부품 합이 "최상의 파이프 자리 할당"의 파이프 부품 합과 일치하면, 제13 방법 단계(S13)에서 S11 단계의 계산된 자리 할당 파이프 길이를 "최상의 파이프 자리 할당"의 자리 할당 파이프 길이와 비교한다. S13 단계의 비교 결과가 이상(N)이면, S11 단계에서 계산된 파이프 자리 할당 타입을 버리고, 본 발명에 따른 최적화 방법의 S10 단계를 속행한다. S13 단계의 비교 결과가 미만(J)이면, 최적화 방법의 S9 단계를 속행하여 이제는 또 다른 파이프 자리 할당 타입을 파이프 부품 합 및 자리 할당 파이프 길이와 함께 "최상의 파이프 자리 할당"으로서 저장한다. "최상의 파이프 자리 할당"은 예컨대 계산된 다른 모든 파이프 자리 할당 타입들에 비해 파이프 부품 합이 가장 크고, 동일한 파이프 부품 합에서도 자리 할당 파이프 길이가 가장 작은 것을 그 특징으로 한다.
준비 계산을 위한 시간을 제한하기 위해, 도 5에 도시된 파이프 자리 할당 최적화 방법에서는 주문표(49)의 공개된 부품 주문들, 즉 "공개" 상태를 갖는 부품 주문들만을 고려의 대상으로 삼는다. 준비 계산을 위한 충분한 시간이 제공될 경우, 공개된 부품 주문들 이외에 비공개 부품 주문들, 즉 "비공개" 상태를 갖는 부품 주문들에 대한 파이프 부품의 포개어짐도 계산한다. 동일한 파이프 부품 및 다른 파이프 부품들에 대한 파이프 부품의 포개어짐을 해당 NC 파트 프로그램을 프로그램 관리자(41)에 임포트할 때에 이미 계산해두는 것도 가능하다. 그럴 경우에는, 필요한 시간 소요 및 메모리 수요가 현격히 증가할 수 있다.
부품 주문은 통상적으로 해당 NC 파트 프로그램에 의해 명확히 특징져지는 개별 파이프 부품에 관한 것이다. 파이프 부품들이 패키지별로 제조되어야 할 경우에는, 패키지의 여러 파이프 부품들이 하나의 주문으로 통합될 수 있다. 그럴 경우, 그러한 주문은 개별 파이프 부품들의 모든 NC 파트 프로그램들을 포함한다.
파이프 부품들의 부품 주문들은 FMC 소프트웨어(39)에 작성되어 있어서는 안 되고, FMC 소프트웨어(39)의 외부에서 프로그래밍 시스템에 작성되어 있을 수 있다. 그런 연후에, 주문표를 NC 파트 프로그램들과 함께 FMC 소프트웨어(39)에 임포트한다. 파이프 부품들이 서로 포개어지는 것을 계산하는 것도 역시 프로그래밍 시스템에서 수행될 수 있다. 그리고 나서, 포개어짐 결과를 주문표와 함께 FMC 소프트웨어(39)에 임포트한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제1 실시 형태의 개별 방법 단계들을 흐름도의 형태로 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법은 매우 바람직하게도 파이프에 다수의 파이프 부품들의 자리를 할당하는 것을 최적화하는 도 5에서 설명된 방법과 조합될 수 있다.
도 6a는 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제1 방법 섹션을 나타내고 있다. 도 5에 도시된 최적화 방법의 제1 방법 섹션은 S1 내지 S5 단계들을 포함한다. S1 단계에서 파이프 부품에 대한 부품 주문이 공개된 후에, S21 단계에서 동일한 파이프 부품 및 공개된 다른 파이프 부품들에 대한 파이프 부품의 포개어짐이 계산되었는지 여부를 확인하고(도 5의 S2 단계에 해당), 가능한 비활성화가 결정되었는지 여부를 확인한다. S21의 확인 결과가 부정(N)이면, S3 단계에서 파이프 부품의 포개어짐을 계산한다. S3 단계 후에, S22 단계에서 파이프 부품이 동일한 파이프 부품에 대한 GTS가 가능한지 여부를 확인한다. S22 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S23 단계에서 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 "비활성" 상태로 확정한다. S23 단계 후에 또는 S22 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S24 단계에서 파이프 부품이 다른 파이프 부품들에 대한 GTS가 가능한지 여부를 확인한다. S24 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S25 단계에서 공개된 다른 파이프 부품에 대해 그 다른 파이프 부품의 시작부 기하 형태가 현재 파이프 부품의 단부 기하 형태와 일치하는지 여부를 확인한다. S25 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S26 단계에서 파이프 부품의 시작부 분리 전단에 대해 "비활성" 상태를 확정한다. S26 단계 후에 또는 S25 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S27 단계에서 그에 대해 비활성화 가능성이 아직 결정되지 않은 공개된 또 다른 파이프 부품이 존재하는지 여부를 확인한다. S27 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, 그 또 다른 공개 파이프 부품에 대해 제어 방법의 S25 단계를 속행한다. S24 단계 또는 S27 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S28 단계에서 파이프 부품의 포개어짐 결과(X 오프셋 및 A 오프셋)을 저장한다. S28 단계 후에, 절단하려는 모든 파이프 부품들에 대해 부품 주문이 공개되었는지 여부를 확인하는 제1 방법 섹션의 S5 단계를 속행한다. S5 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, 제1 방법 섹션의 S1 단계를 속행하여 또 다른 부품 주문을 작성 및 공개한다. S5 단계의 확인 결과가 긍정(J)이고, 모든 부품 주문들이 작성되었으면, 본 발명에 따른 제1 방법 섹션이 종료된다. 파이프 부품에 대한 NC 파트 프로그램의 작성 시에 모든 절단들(시작부 분리 절단, 윤곽 절단, 및 단부 분리 절단)이 표준대로 활성화되어 있기 때문에, S22 단계 또는 S25 단계의 확인 결과가 부정(N)일 경우에 시작부 분리 절단을 활성화시킬 필요는 없다.
도 6b는 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 제2 방법 섹션을 나타내고 있다. 도 5에 도시된 최적화 방법의 제2 방법 섹션에서 "최상의 파이프 자리 할당"을 산출하여(S8 및 S9 단계들) 그것을 또 다른 파이프 자리 할당 타입들과 비교하고(S12 단계), 경우에 따라서는 갱신한다(S9 단계). "최상의 파이프 자리 할당"을 산출하고(S9 단계), 또 다른 파이프 자리 할당 타입들의 계산을 종료한(S10 단계) 후에는, 최적화 방법이 종료되고, 절단하려는 파이프 부품들을 파이프에 배치하는 순서가 존재하게 된다. 이제, 제1 파이프 부품과 마지막 파이프 부품의 추가의 분리 절단을 비활성화시킬 수 있는지 여부를 확인할 수 있다.
또 다른 파이프 자리 할당 타입들의 계산이 종료되면(S10 단계에서의 긍정(J)), S30 단계에서 제1 파이프 부품의 시작부 기하 형태가 파이프 시작부와 일치하는지 여부를 확인한다. S30 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S31 단계에서 제1 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 비활성화시킨다. 즉, 제1 파이프 부품의 시작부 분리 절단에 대해 "비활성" 상태를 확정한다. S31 단계 후에 또는 S30 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S32 단계에서 마지막 파이프 부품의 단부 기하 형태가 클램핑 장치(12)의 사각 지대(56)에 배치되는지 여부를 확인한다. S32 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S33 단계에서 마지막 파이프 부품과 선행 파이프 부품 사이에 폐기 재료가 생기고, 제1 방법 섹션의 S26 단계에서 마지막 파이프 부품의 시작부 분리 절단이 "비활성" 상태로 설정되었는지 여부를 확인한다. S33 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S34 단계에서 마지막 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 활성화시킨다. 즉, "활성" 상태로 확정한다. S34 단계 후에 또는 S33 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S35 단계에서 마지막 파이프 부품의 단부 분리 절단을 비활성화시킨다. 즉, "비활성" 상태로 확정한다. S35 단계 후에 또는 S32 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S36 단계에서 제1 파이프 부품과 마지막 파이프 부품의 활성화 및 비활성화 결과를 저장한다. S36 단계 후에 본 발명에 따른 제어 방법이 종료된다.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법의 또 다른 실시 형태를 흐름도의 형태로 나타낸 것이다. 도 1에 따른 레이저 절단 시스템(1)의 공지의 프로그래밍 시스템은 포개어짐 모듈 "TubeLink"로서 알려져 있는, 파이프에 다수의 파이프 부품들의 자리를 할당하는 것을 최적화하는 방법을 사용한다.
제1 단계(S60) 단계에서는, 절단하려는 파이프 부품들을 원하는 순서로 갖는 제조 패킷을 작성한다. S60 단계 후에, S61 단계에서 파이프 부품이 다른 파이프 부품들에 대한 GTS가 가능한지 여부를 확인한다. S61 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S62 단계에서 파이프 부품의 시작부 기하 형태가 선행 파이프 부품의 단부 기하 형태와 일치하는지 여부를 확인한다. S62 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S63 단계에서 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 비활성화시킨다. S61 단계 또는 S62 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S64 단계에서 선행 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 포개어짐을 계산한다. S63 단계 또는 S64 단계 후에, S65 단계에서 파이프 부품이 1보다 큰 개수로 제작되어야 하는지 여부를 확인한다. S65 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S66 단계에서 파이프 부품이 동일한 파이프 부품에 대한 GTS가 가능한지 여부를 확인한다. S66 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, S67 단계에서 파이프 부품의 시작부 분리 절단을 비활성화시킨다. S66 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S68 단계에서 선행 파이프 부품에 대한 파이프 부품의 포개어짐을 계산한다. S67 단계 또는 S68 단계 후에, S69 단계에서 파이프 부품의 포개어짐 결과 또는 비활성화를 저장한다. S69 단계 후에 또는 S65 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, 제어 방법의 S70 단계를 속행하여 현재 파이프 부품의 뒤쪽에 또 다른 파이프 부품이 배치되는지 여부를 확인한다. S70 단계의 확인 결과가 긍정(J)이면, 제어 방법의 S61 단계를 속행한다. S70 단계의 확인 결과가 부정(N)이면, S71 단계에서 제조 패킷을 완성된 파이프 자리 할당으로 저장하고, S72 단계에서 레이저 절단 시스템(1)의 제어 장치(6)에 전달한다. S72 단계 후에 본 발명에 따른 레이저 절단 시스템 제어 방법이 종료된다.
도 1에 도시된 공지의 레이저 절단 시스템(1)은 전술된 4개의 VC 프로그램들(통상 프로그램, GTS 프로그램, 트리밍 프로그램, 및 재단 프로그램) 이외에 또 다른 보조 및 서비스 프로그램들을 갖는데, 그에는 파이프 부품이 아니라 파이프 기하 형태(파이프 지름, 횡단면 형태)가 할당된다. 그러한 보조 및 서비스 프로그램에 속하는 것으로는 예컨대 길이 분할 프로그램 및 절단 프로그램이 있다. 길이 분할 프로그램은 파이프들에서 정확한 분리 절단을 실행하기 위한 보조 프로그램이다. 절단 프로그램은 잔여 파이프 처리 시에 잔여 파이프를 언로딩될 수 있을 정도까지 짧게 잘라내기 위해 사용되는 서비스 프로그램이다. 파이프 부품이 할당되는 본 발명에 따른 NC 파트 프로그램은 파이프 부품과 파이프 또는 잔여 파이프의 파이프 지름 및 횡단면 형태가 일치하는 경우에 NC 파트 프로그램이 길이 분할 프로그램 및/또는 절단 프로그램으로서도 사용될 수 있다는 장점을 제공한다. 공작 기계 조작자는 NC 제어기에 전달된 NC 파트 프로그램들 중의 하나를 예컨대 윤곽 절단 및 단부 분리 절단을 비활성화시킴으로써 절단 프로그램으로서 사용할 수 있다.
Claims (15)
- 레이저 빔(16)에 의해 파이프(2)로부터 다수의 파이프 부품들(51 내지 54)을 절단하는 레이저 절단 시스템(1)을 제어하기 위한 방법으로서,
절단하려는 각각의 파이프 부품(51 내지 54)에 대해 각각의 파이프 부품(51 내지 54)의 시작부 기하 형태(51a 내지 54a)를 절단하는 시작부 분리 절단 및 단부 기하 형태(51b 내지 54b)를 절단하는 단부 분리 절단을 갖는 하나의 NC 파트 프로그램을 작성하고, 절단하려는 파이프 부품(51 내지 54)의 가공을 NC 파트 프로그램에 의거하여 수행하되, 일정한 가공 경계 조건들이 존재할 경우에 적어도 가공하려는 하나의 파이프 부품(51 내지 54)에 대해 해당 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 시작부 분리 절단 또는 단부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 시스템 제어 방법. - 제1항에 있어서, 절단하려는 하나 이상의 파이프 부품들(51 내지 54)에 대해 해당 NC 파트 프로그램에 윤곽 절단(51c 내지 54c)도 프로그래밍하되, 일정한 가공 경계 조건들이 존재할 경우에 윤곽 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 시스템 제어 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 절단하려는 2개의 인접 파이프 부품들(51, 52)에서 제1 파이프 부품(51)의 단부 기하 형태(51b)가 제2 파이프 부품(52)의 시작부 기하 형태(52a)와 동일하고, 제1 파이프 부품(51)의 단부 기하 형태(51b)로 및 제2 파이프 부품(52)의 시작부 기하 형태(52a)로 레이저 빔의 천공이 허용되는 가공 경계 조건 하에서, 제1 파이프 부품(51)의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 제1 파이프 부품(51)의 단부 분리 절단과 제2 파이프 부품(52)의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 제2 파이프 부품(52)의 시작부 분리 절단 중의 어느 하나를 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 시스템 제어 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 절단하려는 파이프 부품(54)이 레이저 절단 시스템(1)의 사각 지대(56)에 배치된 경우에, 파이프 부품(54)의 단부 기하 형태(54b)가 파이프 단부(57)의 기하 형태와 일치하고 파이프 단부(57)에 배치되는 가공 경계 조건 하에서 파이프 부품(54)의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 파이프 부품(54)의 단부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 시스템 제어 방법.
- 제4항에 있어서, 절단하려는 파이프 부품(54)이 레이저 절단 시스템(1)의 사각 지대(56)에 배치된 경우에, 파이프 부품(54)의 시작부 기하 형태(54a)와 선행 파이프 부품(53)의 단부 기하 형태(53b) 사이에 갭이 존재하는 가공 경계 조건 하에서 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 파이프 부품(54)의 시작부 분리 절단을 활성화시켜 가공 시에 실행하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 시스템 제어 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 첫 번째로 절단하려는 제1 파이프 부품(51)의 경우에, 파이프 시작부(59)의 기하 형태가 제1 파이프 부품(51)의 시작부 기하 형태(51a)와 동일한 가공 경계 조건 하에서 제1 파이프 부품(51)의 NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 제1 파이프 부품(51)의 시작부 분리 절단을 비활성화시켜 가공 시에 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 시스템 제어 방법.
- 레이저 빔(16)에 의해 파이프(2)로부터 파이프 부품(50)을 절단하는 레이저 절단 시스템(1)을 제어하기 위한 NC 파트 프로그램으로서, 파이프 부품(50)의 시작부 기하 형태(50a)를 절단하는 시작부 분리 절단 및 단부 기하 형태(50b)를 절단하는 단부 분리 절단이 NC 파트 프로그램에 프로그래밍되어 있는 NC 파트 프로그램에 있어서,
NC 파트 프로그램에 프로그래밍된 파이프 부품(50)의 시작부 분리 절단(50a) 및 단부 분리 절단(50b)이 비활성화될 수 있는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램. - 제7항에 있어서, 파이프 부품(50)의 윤곽(50c)을 절단하는 비활성화될 수 있는 윤곽 절단도 NC 파트 프로그램에 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 시작부 분리 절단, 윤곽 절단, 및 단부 분리 절단은 별개의 하위 프로그램들로서 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 제9항에 있어서, 시작부 분리 절단, 윤곽 절단, 및 단부 분리 절단을 위한 하위 프로그램들은 데이터뱅크로부터 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 파이프 부품(50)의 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태(50a, 50b)로 레이저 빔(16)의 천공이 수행될 수 있고, X 오프셋만큼의 파이프 부품(50)의 이동이 가능하며, 파이프 부품(50)의 시작부 기하 형태와 단부 기하 형태(50a, 50b)가 동일한 것에 의해 "동일한 파이프 부품에 대한 GTS 가능"이란 파이프 부품 특성이 파이프 부품(50)의 NC 파트 프로그램에 규정되는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 파이프 부품(50)의 시작부 기하 형태 및 단부 기하 형태(50a, 50b)로 레이저 빔(16)의 천공이 수행될 수 있고, X 오프셋만큼의 파이프 부품(50)의 이동이 가능한 것에 의해 "다른 파이프 부품들에 대한 GTS 가능"이란 파이프 부품 특성이 파이프 부품(50)의 NC 파트 프로그램에 규정되는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 장치(12)의 사각 지대(56)에서 윤곽 절단이 수행되지 않고, 파이프 부품(50)의 단부 기하 형태(50b)가 파이프 단부(57)와, 특히 90°기하 형태와 일치하는 것에 의해 "재단 가능"이란 파이프 부품 특성이 파이프 부품(50)의 NC 파트 프로그램에 규정되는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, "A 오프셋만큼 회전 가능", "X 오프셋만큼 이동 가능", 및 "뒤집힘 가능"이란 파이프 부품 특성들 중의 하나 이상이 파이프부품(50)의 NC 파트 프로그램에 규정되는 것을 특징으로 하는 NC 파트 프로그램.
- 데이터 처리 장치에서 프로그램이 진행될 경우에 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 레이저 절단 시스템(1) 제어 방법의 모든 단계들을 수행하도록 구성된 코드 수단을 구비하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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