NO153090B - Apparat for tilskjaering av arkmateriale - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for tilskjæring av mønsterstykker av arkmateriale basert på på forhånd tilrettelagte data fra en markeringsanordning, omfattende en automatisk styrt tilskjæringsmaskin som omfatter et bord som understøtter materialet som skal tilskjæres og et skjæreverktøy samt en styrt drivmekanisme som er forbundet med bordet og/eller med skjæreverktøyet for å bevege skjæreverktøyet og arkmaterialet på bordet i et skjæreinngrep i forhold til hverandre samt

en styreanordning tilknyttet drivmekanismen for å frembringe driftstyresignaler for å styre skjæreverktøyet langs skjærelinjer som er fastlagt av programmerte data som er definert av mønsterstykker i markeringsanordningen.

Numerisk styrte skjæremaskiner som beskrevet i US-patentskrift 3.495.492, er kjent i seg selv og er meget anvendt i industrien for tilskjæring av ulike, myke arkmaterialer såsom vevede eller uvevede stoffer, vinyl og annet plastmateriale, papir, kartong, lær osv. Maskinene benyttes ofte for uts.cjæring av forskjellig formete mønsterstykker i en forutanordnet gruppering. Med gruppering menes en rekke mønsterstykker som er markert for å utskjæres med minimale mellomrom og iblant i innbyrdes berøring, for å redusere totalmengden av medgått materiale. I den automatisk styrte skjæremaskin som er kjent fra US-patentskrift 3.495.492, blir et frem- og tilbakegående knivblad styrt langs skjærebaner som dannes av mønsterstykkenes ytterkanter, ved anvendelse av numerisk eller annen kontroll i avhengighet av programdata som bestemmer form og plassering av mønsterstykkene i oppmerkningsrekken.

I motsetning til skjæring i andre materialer vil det ved skjæring i myke arkmaterialer inntreffe det fenomen, at et blad med en skarp, fremre knivegg som fremføres langs en skjærebane, vil kløve materialet men uten å fjerne det i vesentlig grad. Materialet blir følgelig skjøvet til side av det fremadgående blad, og vil som regel legge seg rundt bladet under trykkutøvelse mot dette. Grunnet dette inngrep mellom bladet og materialet og videre på grunn av at det myke arkmåteriale er foldbart selv i form av et flerlagsemne som er komprimert under vakuuminnvirk-ning, som omtalt i det førnevnte patentskrift, kan bladet ut-settes for betydelige krefter og derved tvinges til å avvike fra den programmerte skjærelinje, uansett hvor nøyaktig bladets styremekanisme betjenes.

Ved tilskjæring av flerlagsemner av arkmåteriale med et utliggende knivblad, vil mønsterstykker som er utskåret fra de øvre lag i emnet, avvike i noen grad i former og dimensjoner fra tilsvarende stykker i emnets nedre lag hvor bladet bøyes under påvirkning av de krefter som utøves av materialet. Disse krefter og den derav følgende bøying skyldes en rekke faktorer hvorav noen er kjent og andre ukjent. Det er imidlertid kjent at kreftene ofte oppstår i tilknytning til innbrydes berørende eller tettliggende punkter i en tettplassert gruppering. Når et knivblad fremføres i minimal avstand fra et tilgrensende møn-sterstykke som er tilskåret på et tidligere stadium av prosessen, vil snittet som er frembrakt under den forrige tilskjæring, bryte kontinuiteten av det myke arkmåteriale, slik at materialet på den ene side av knivbladet gir lettere etter for bladet enn materialet på den annen side. Følgelig påføres bladet en ubal-ansert sidebelastning. Jo nærmere skjærebanen forløper i forhold til et tidligere snitt, desto større blir selvsagt den ubalan-serte belastning på bladet og den derav følgende bladbøyning. Bladet kan til slutt brekke eller trenge fullstendig inn i snittet etter den foregående tilskjæring. Unøyaktigheter eller maskinskade er de endelige konsekvenser av dette.

Det er utviklet' flere teknikker med henblikk på å over-vinne vanskelighetene i tilknytning til innbyrdes berørende eller tettliggende punkter i grupperingsrekker. Som omtalt i US-patentskrift 3.855.887 og 3.864.997, kan et frem- og tilbakegående knivblad bremses ved signaler for redusert matehastighet i slike kritiske tilskjæringssoner, og bladet kan samtidig dreies ut av en berøringsstilling ved overføring av vridnings-signaler. Innføringen av kompenserings- eller hjelpekommandoer, f.eks. de førnevnte signaler for redusert matehastighet og vrid-ning, har imidlertid hittil vært avhengig av erfaringen og dyktigheten hos den person som har beregnet grupperingen og ut-arbeidet skjæreprogrammet i en grunnleggende, manuell prosess. Det er derfor et hovedformål ved den foreliggende oppfinnelse å frembringe et apparat for automatisk forbehandling av data som beskriver en oppmerkningsflate, for å identifisere berøringspunkter, tettliggende punkter og andre, kritiske til-skjæringsforhold, og å utvikle kompenserings- eller hjelpekommandoer som gjør det mulig å styre et knivblad forbi slike soner, uten at nøyaktigheten prisgis eller maskinen beskadiges på grunn av overdreven bladbelastning.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at en dataprosessor, som er forbundet med styreanordningen i den automatisk styrte tilskjæringsmaskin for å motta og behandle data som definerer mønsterstykkene i markeringsanordningen, omfatter en banemellomromskalkulator og -komparator for å kalkulere mellomrommet mellom to tilstø t.ende tilskjæringsbaner for mønstrene i markeringsanordningen og for å sammenlikne mellomrommene med en på forhånd fastlagt minimumsavstand som identifiserer en kritisk tilskjæringsbane som er anbrakt i en avstand mindre enn minimums-avstanden fra en tilstøtende tilskjæringsbane.

Dersom mønsterstykkene løper tangentialt til eller tett

opp til hverandre og avstanden er mindre enn enbestemt avstand,

er det vanskelig å tilskjære arkmaterialet langs en forutgående tilskjæring som er foretatt i et tangentialt punkt eller i et punkt tett opp til tilskjæringen. Banemellomromskalkulatoren gjør det mulig for dataprosessoren å avgjøre hvorvidt det vil oppstå vanskeligheter ved tilskjæringen. I denne anledning foretrekkes det at en banemodifiserer er anordnet for å opprette en forskjøvet tilskjæringslinje langs kritiske tilskjæringsbaner som er identifisert av komparatoren for å fastlegge minimums-avstanden mellom banene.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende

i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori:

Fig. 1 viser et perspektivriss av et skjæresystem med en automatisk styrt skjæremaskin i tilknytning til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et oversiktsdiagram av skjæresysternet med innbefatning av dataprosessorsysternet ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser en gruppering av mønsterstykker, som illustrerer den innbyrdes plassering av de ulike stykker som skal utskjæres av et emne av arkmåteriale. Fig. 4 viser et blokkdiagram som omfatter de virksomme komponenter av dataprosessorsystemet i én versjon. Fig. 5 viser et diagram som omfatter et typisk mathastig-hetsprogram som er frembrakt av en bremsningsgenerator. Fig. 6 viser et diagram som omfatter et typisk dreinings-program som er frembrakt av en dreiningsgenerator. Fig. 7 viser et diagram som omfatter to tettplasserte mønsterstykker i en gruppering og som illustrerer teknikken ved lokalisering av kritiske utskjæringssegmenter ved hjelp av en vinduskomparator. Fig. 8 viser en tabell over komparasjoner som er foretatt ved hjelp av vinduskomparatoren, for å unngå overlapping.. Fig. 9-12 viser vindusdiagrammer som representerer de geometriske forbindelser som er fastlagt ved komparasjonene i tabellen ifølge fig. 8. Fig. 13 viser en tabell over komparasjoner som er foretatt ved hjelp av vinduskomparatoren, for å lokalisere de overlappende sider av vinduene. Fig. 14-17 viser vindusdiagrammer som representerer de geometriske forbindelser som er fastlagt ved komparasjonene i

tabellen ifølge fig. 13.

Fig. 18 viser et forstørret utsnitt av en kritisk skjæresone for mønsterstykkene ifølge fig. 7. Fig. 19 viser et utsnitt av en kritisk bane ifølge fig. 18, som illustrerer skjærebanens retningsforskyvning. Fig. 20 viser logikksystemet i dataprosessorens banemodifiserer.

Det er i fig. 1 vist en automatisk styrt skjæremaskin 10 av type som vist og beskrevet mer detaljert i det førnevnte US-patentskrift 3.495.492. Maskinen 10 anvendes for tilskjæring av et flerlagsemne av arkmåteriale, f.eks. vevet eller uvevet stoff, papir, papp, lær, gummi og syntetisk materiale. Maskinen styres numerisk og er i det øyemed forbundet med en numerisk kontroller 12 ved hjelp av en kabel 14 som overfører andre signaler mellom kontrolleren og maskinen. Kontrolleren 12 er fastgjort til en dataprosessor 15 som behandler programdata som benyttes av kontrolleren ved frembringelse av kommandosignaler for en skjæreprosess. Prosessoren 15 mottar inngangsdata fra et skjæreprogrambånd 16, og behandler disse data innen de utnyttes av kontrolleren 12, for å kommandere skjæremaskinen. Som nærmere beskrevet i det etterfølgende, analyserer dataprosessoren de inngåtte skjæredata, for å identifisere kritiske segmenter av skjærebanene, som vil kunne forårsake vanskeligheter på grunn av den tettliggende plassering av mønsterstykkene i en gruppering som skal utskjæres. De forbehandlete data overføres deretter til kontrolleren 12 hvori de omformes til maskinkommandoer for styring av et frem- og tilbakegående knivblad 20 langs ulike skjærebaner P gjennom arkmaterialet. De frembrakte mønsterstykker kan f.eks. benyttes ved fremstilling av klær eller møbelstoff-produkter. De forbehandlete data som styrer de endelige bevegelser av knivbladet 20, tillater opprettholdelse av tettplasseringen av mønsterstykkene i en grupperingsrekke, idet dataene innbefatter kompenseringskommandoer for styring av knivbladet i vanskelige skjæretilfeller som skyldes tettplasseringen, uten at tilskjæringsnøyaktigheten går tapt.

Skjæremaskinen 10 omfatter et bord 22 med et gjennom-trengelig underlag 24 som tjener som bæreflate for emnet L under tilskjæringen. Underlaget 24 kan bestå av et Styrofoam-materiale, eller fortrinnsvis av et leie av bust som, uten gjensidig skade-påføring, lett kan gjennomtrenges av det frem- og tilbakegående knivblad 20 som gjennomløper skjærebanen P. Underlaget kan også være forbundet med et vakuumsystem, som vist og beskrevet detaljert i det førnevnte US-patentskrift 3.495.492, for sikker fast-holding av emnet i stilling.

I en foretrukket versjon består skjærebladet 20 av et knivblad som er opplagret over bordets 22 bæreflate ved hjelp av en X-slede 26 og en Y-slede 28. X-sleden 26 beveges frem- og tilbake i den viste X-koordinatretning på et par tannstenger 30 og 32 som befinner seg i inngrep med en X-drivmotor 34 som styres av kommandosignaler fra kontrolleren 12. Y-sleden 28

er opplagret på X-sleden 26 for bevegelse i forhold til X-sleden i Y-koordinatretningen, og bevegelsene overføres av Y-drivmotoren 36 og bevegelsesskrue 38 som er montert mellom motoren og sleden. I likhet med drivmotoren 34 styres også drivmotoren 36 av kommandosignaler fra kontrolleren 12. De koordinerte bevegelser av sledene 26 og 28 kan føre knivbladet 20 langs en skjærebane over hvilken som helst sone av bordet 22.

Knivbladet 20 er opplagret i uthengende stilling fra en plattform 40 som er fastgjort til den utadragende ende av Y-sleden 28, for å løfte bladets skarpe, fremre knivegg inn i og ut av skjæreinngrep med arkmaterialemnet på bordet 22. Bladet 20 beveges frem og tilbake ved hjelp av en drivmotor 4 2 som likeledes er opplagret på plattformen 40.

For å kunne tilskjære mønsterstykker i en gruppering ved anvendelse av en automatisk styrt maskin, er det nødvendig å redusere konturene eller ytterkantene av hvert mønsterstykke til en maskinleselig form. For en numerisk styrt maskin såsom maskinen 10 i fig. 1, er det vanlig å redusere konturene av mønsterstykkenes ytterkanter til punktdata ved hjelp av en koordinatdigitaliserer. Denne betjenes manuelt, mens det i mer automatiserte systemer kan benyttes linjefølgere for samme formål. I ethvert tilfelle blir et tilstrekkelig utvalg av datapunkter i mønsterstykkeperiferiene registrert i rettvinklete koordinater, slik at så vel plasseringen av mønstrene i grup-peringsrekken som enkeltstykkenes konturer er tilfredsstillende definert. Fra disse data avleder kontrolleren 12 de kommandosignaler som bevirker at X- og Y-sledene 26 og 28 ifølge fig. 1 fører knivbladet i skjærende inngrep med arkmaterialet langs motsvarende skjærebaner.

Det fremgår av grupperingen i fig. 3 at et antall mønster-stykker som danner en gruppering, vil forårsake vanskelige skjæretilfeller på grunn av de uregelmessige fasonger og tettplasseringen som bringer stykkene i innbyrdes tilgrensende eller berørende stilling i tilfeldige punkter. I denne tettplasserte utforming er selve grupperingene opprettet manuelt eller véd hjelp av automatiske eller halvautomatiske markører som kjent fra US-patentskrift 3.855.887.

Den gjensidige forbindelse mellom de forskjellige komponenter som styrer driften av skjæremaskinen 10, fremgår av oversikts-blokkdiagrammet i fig. 2. Grunndata som definerer plasseringen og konturene av mønsterstykkene i en gruppering eksempelvis som vist i fig. 3, lagres i digitalform i programbåndet 16 og overføres som inngangssignaler til dataprosessoren 15. Etter at disse data er analysert i prosessoren 15, for sporing av vanskelige skjæretilfeller i berøringspunkter eller tettliggende punkter, overføres nevnte data sammen med eventuelle hjelpe-kommandosignaler til kontrolleren 12. Denne kontroller 12 består fortrinnsvis av et numerisk styrt regneverk som om-former de mottatte sifferdata og hjelpe-kommandoer til motor-styresignaler i overensstemmelse med konvensjonelle servo- og kurvealgoritmer. Signalene overføres deretter til drivmotorene i maskinen 10, for å styre knivbladet langs programmerte skjærelinjer.

Fig. 7 viser to mønsterstykker A og B som er slik plassert

i grupperingen, at overkanten av mønsterstykker A befinner seg tett ved underkanten av mønsterstykket B nær ved et punkt 50 i periferien av mønsterstykket B. Avstanden mellom mønsterstykkene har sin minimumsverdi i punktet 50, og dette betegnes derfor som det nærmestliggende punkt.

Det har erfaringsmessig vist seg at når de nærmestliggende punkter er atskilt ved visse minimumsavstander avhengig av materialtypen som skal skjæres, emnets dybde og andre faktorer, vil et automatisk styrt knivblad ha store vanskeligheter med å følge den programmerte skjærelinje dersom det tilgrensende mønsterstykke er tilskåret på forhånd. Hvis f.eks. mønster-stykket A er tilskåret før mønsterstykket B vil det, når knivbladet 20 fremføres langs ytterkanten av mønsterstykket B,

stort sett parallelt med oversiden av mønsterstykket A, og bringes i nærheten av punktet 50, overføres sidekrefter fra materialet til bladet, og dette kan medføre at bladet "hopper" inn i det forrige snitt, selv om X- og Y-sledene tilstreber å føre knivbladet nøyaktig langs den programmerte skjærelinje gjennom punktet 50. Idet bladet passerer punktet 50, kan sidekreftene mot bladet alternativt ha øket i slik grad at bladet brekkes, eller at innvirkningen av kreftene mot bladet, dersom dette har trengt inn i det forrige snitt, resulterer i at materialet forskyves, til kniveggen skjærer tilbake inn i materialet og kontinuerlig langs de gjenstående deler av mønster-stykkets B ytterkant. Det åpenbare resultat av dette er at det tilskårne mønsterstykke B ikke motsvarer den programmerte profil for dette mønsterstykke. Samme konsekvenser oppstår hvis mønster-stykkene faktisk tangerer hverandre.

Slike skjærevanskeligheter vil vanligvis bare forekomme

når skjærebanene forløper stort sett parallelt og vinkelen mellom tilgrensende skjærebaner er mindre enn en forutvalgt verdi f.eks. 30°. Ved større vinkler vil sidekreftene som overføres til bladet være av mindre betydning, og ingen segmenter i skjærebanene vil ha tendens til å forløpe parallelt med hverandre.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir de data som definerer grupperingen, analysert i prosessoren 15, for identifisering av berøringspunkter eller nærmestliggende punkter. Nærmere bestemt blir mønsterstykkene analysert for identifisering av kritiske skjærebaner som er atskilt ved avstander som understiger en forutvalgt minimumsverdi for mellomliggende avstand. Ved lokalisering av slike baner vil prosessoren frembringe hjelpe- eller kompenserings-kommandosignaler slik at bladet, uten de ovennevnte vanskeligheter, kan styres sikkert forbi det kritiske snitt.

Som vist i fig. 4, blir de beregnete grupperingsdata som definerer konturer og plassering av hvert mønsterstykke i grupperingen, overført fra programbåndet 16 til et grupperings-minneverk 56 ved prosessorens inngangsside. De punktdata som definerer hvert mønsterstykke, innføres sekvensvis i minneverket i den rekkefølge hvori mønsterstykkene utskjæres fra emnet, og det foretrekkes at grupperings-minneverket har tilstrekkelig lagringskapasitet til å romme samtlige mønsterstykker i grupperingen, eller i hvert fall et antall mønsterstykker som er tilstrekkelig for gjennomføring av en analyse av samtlige be-røringspunkter eller nærmestliggende punkter for mønsterstyk-kene i en generell sone av grupperingen.

En vinduskomparator 58 i prosessoren foretar en preli-minær analyse av de lagrete data i grupperingsdatalageret 56,

for å avgjøre hvorvidt potensielt kritiske skjærebaner kan angis av disse grupperingsdata. Slike preliminære analyser gjennom-føres ved å sammenlikne maksimums- og minimumskoordinantene for et gitt mønsterstykke med maksimums- og minimumskoordinatene for samtlige, tidligere tilskårne mønsterstykker. Da de data som definerer mønstrene er innført i grupperingsdatalageret i den rekkefølge hvori mønsterstykkene er tilskåret, kan koordinatene analyseres i samme rekkefølge.

For at vinduskomparatorens 58 virkemåte og de kompareringstrinn som gjennomføres bedre skal kunne forstås, er et av de viste mønsterstykker i grupperingen ifølge fig. 3 innrammet i et "vindu" hvis kanter eller yttergrenser er bestemt av maksimums- og minimumskoordinatene langs så vel X-aksen som Y-aksen. Den nedre og den øvre grense langs X-aksen er angitt ved abscissene henholdsvis XL og XU. På tilsvarende måte er den nedre og den øvre grense langs Y-aksen angitt ved ordinatene henholdsvis YL og YU. Disse grenseverdier er innført i punktdataene i grupperings-minneverket 56 ved skanning av samtlige koordinatdata som definerer et spesielt mønsterstykke, under gransking og velging av maksimums- og minimumsverdier for hver koordinatakse. Slik skanning og velging av maksimums- og minimumsverdier av en identifisert datagruppe er en elementær funksjon for dataprosessorer.

Når vinduet for et gitt mønsterstykke er definert av komparatoren 58, blir vinduet jevnført med vinduene for samtlige andre mønsterstykker som er tilskåret forut for det gitte stykke, for å fastslå eventuell vindusoverlapping. Hvis komparatoren ikke registrerer overlapping, vil mønsterstykkene ikke overlappe hverandre, og komparatoren fortsetter med undersøkelse av det neste mønsterstykke skjæresekvensen. Ved konstatering av en overlapping vil komparatoren lokalisere sidene av de vinduer som avgrenser overlappingssonen, og andre komponenter i prosessoren foretar mer detaljerte analyser av data i overlappingssonen, for å avgjøre hvorvidt det i realiteten foreligger et vanskelig skjæretilfelle.

Fig. 7 viser de to vinduer i tilknytning til mønsterstyk-kene A og B. Det fremgår tydelig at vinduene overlapper hverandre på grunn av den korte avstand mellom mønsterstykkene, særlig i sonen ved punktet 50. De øvre og nedre yttergrenser av vinduene for de respektive mønsterstykker er angitt ved strekete linjer og betegnet med bokstaver i overensstemmelse med de respektive mønsterstykker. Det antas at mønsterstykket B tilskjæres etter mønsterstykket A i rekkefølgen, og ifølge en foretrukket versjon av oppfinnelsen er vinduet for mønsterstykket B utvidet med en toleranselengde T. Denne toleranselengde T fastlegges ved hjelp av en nærhetsforvelger 6 6 som vist i fig. 6, og adderes til maksimumskoordinatverdiene og subtraheres fra minimumskoordinat-verdiene for et mønsterstykke, for å forhindre at to mønster-stykker med mellomliggende avstand som er mindre enn nærhetstoleransen, skal unngå gransking. Hvis f.eks. maksimumsverdien for Y-koordinaten for mønsterstykket B tilfeldigvis sammenfaller med det nærmestliggende punkt for de to mønsterstykker, vil vinduene som defineres ved disse koordinater, ikke overlappe hverandre. Når stykkene ligger så vidt nær hverandre, kan det like-vel foreligge et vanskelig skjæretilfelle. Nærhetstoleransen gir sikkerhet for identifisering av et potensielt skjæreproblem dersom avstanden mellom stykkene er mindre enn lengden T. En typisk toleranse for vevet stoff ligger mellom 6,4 og 8,5 mm.

Fig. 8 viser gjennomførelsen av de preliminære databe-handlingstrinn i vinduskomparatoren 58, for å fastslå at to vilkårlige mønsterstykker eller, rettere sagt, vinduene for to vilkårlige mønsterstykker ikke overlapper hverandre. I det første kompareringstrinn, vist i en blokk 70, fastslås at den høyre kant av vinduet for mønsterstykket B ikke overlapper den venstre kant av vinduet for det tidligere tilskårne mønsterstykke A. Kompareringen i blokk 70 avgjør med andre ord hvorvidt det foreligger mulighet for overlapping ved de angjeldende vindussider. Denne komparering er vist skjematisk i diagrammet ifølge fig. 9. Hvis XLA er større enn XUB, slik det fremgår av fig. 9, kan vinduene A og B ikke overlappe hverandre, og et bekreftende svarsignal utgår fra vinduskomparatoren 58. Dataprosessoren fortsetter deretter med å komparere vinduet for mønsterstykket B med et annet, tidligere tilskåret mønsterstykke, og prosessen gjentas til samtlige, tidligere tilskårne mønsterstykker er gransket.

Hvis resultatet av kompareringen som er angitt i blokk 70 er negativt, vil det foreligge en mulighet for overlapping, og vinduskomparatoren foretar i så fall en ytterligere komparering som vist i blokk 72. Kompareringen i blokk 72 avgjør hvorvidt den venstre kant av vinduet for mønsterstykket B ikke overlapper den høyre kant av vinduet for mønsterstykket A. Hvis XUA er mindre enn XLB, vil mønsterstykkene, som vist i fig. 10, ikke overlappe hverandre, og komparatoren 58 fortsetter med å analysere koordinatene for et annet, tidligere tilskåret mønsterstykke. Hvis kompareringen i blokk 72 er negativ, er det nødvendig at komparatoren gjennomfører et ytterligere kompareringstrinn som er vist i blokk 74. Kompareringen i blokk 74 motsvarer diagrammet i fig. 11 og avgjør hvorvidt overkanten av vinduet for mønster-stykket B ikke overlapper underkanten av vinduet for mønster-stykket A. Hvis kompareringen i blokk 74 igjen gir en bekreftende indikasjon, vil vinduskomparatoren fortsette med en analyse av et annet, tidligere tilskåret mønsterstykke, men hvis indikasjonen er negativ, vil komparatoren gjennomføre en ytterligere komparering som er angitt i blokk 76. Kompareringen som er angitt i blokk 76, er vist i fig. 12 og fastslår hvorvidt underkanten av vinduet for mønsterstykket B ikke overlapper overkanten av vinduet for mønsterstykket A. Hvis resultatet av kompareringen i blokk 76 er bekreftende, vil det ikke foreligge overlapping,

og andre, tidligere tilskårne mønstre blir gransket. En negativ indikasjon på dette analysetrinn angir en overlapping.

Som et resultat av kompareringene som er gjennomført i blokkene 70-76, vil det foreligge minst ett bekreftende svar dersom vinduene for de to mønsterstykker som betraktes, ikke overlapper hverandre. Hvis det uteblir bekreftende svar fra en av kompareringene, vil en overlapping av vinduene være fastslått.

Fig. 13 viser en tabell omfattende fire ytterligere kom-pareringer som benyttes for å finne den side eller de sider av vinduet for mønsterstykket B, som overlapper vinduet for mønster-stykket A. Et bekreftende resultat av kompareringen som er vist i blokk 80, angir at vinduene for mønsterstykkene A og B overlapper hverandre på henholdsvis venstre og høyre side, slik det fremgår av fig. 14. På samme måte vil bekreftende indikasjoner fra kompareringene i blokk 82, 84 og 86 angi overlappinger i møns-terstykkevinduene, som vist i henholdsvis fig. 15, 16 og 17. Det påpekes at dersom det foreligger en overlapping i vinduene, vil det normalt avgis to bekreftende svar, hvorav det ene har tilknytning til vinduenes to X-grenser og det annet til de to Y-grenser. Sammen med de bekreftende svar definerer de fire grenser vinduenes overlappingssone, og all ytterligere analyse av mønster-stykkenes ytterkanter med henblikk på kritiske skjæresegmenter kan derfor begrenses til datapunkter innenfor overlappingssonen.

Det vil innses at vinduskomparatoren 58 gjør det unødvendig å bestemme mellomrommet mellom ytterkantene av mønsterstykker hvis mellomliggende avstand ikke er mindre enn toleransen T. I

en gruppering med femti mønsterstykker eller mer vil det vanligvis ikke være mer enn fire eller fem mønsterstykker i umiddel-bar nærhet av et gitt stykke, og vinduskomparatoren vil derfor utelukke et vesentlig antall mønsterstykker fra den potensielt kritiske kategori som krever nærmere analyse. Hvis det imidlertid foreligger en vindusoverlapping, vil komparatoren 58 dessuten gjøre det mulig å begrense ytterligere analysering av mønster-

stykkeperiferiene til overlappingssonen. Anvendelsen av vinduskomparatoren vil medføre en vesentlig reduksjon av de nødven-dige beregnings- og analyseringsprosesser for lokalisering av kritiske segmenter i skjærebaner for mønsterstykker, og bereg-ningstiden og utstyrskapasiteten som kreves for at kalkulatorene 60 og 62 skal gjennomføre sine funksjoner, kan reduseres uten tap av evnen til å gjennomføre løpende forbehandling av data, dvs. samtidig med at skjæremaskinen utfører en tilskjærings-prosess.

Som vist i fig. 4, blir informasjonen for identifisering

av vinduenes overlappingssone overført både til banemellomromskalkulatoren 60 og til vinkelkalkulatoren 62. I den førstnevnte kalkulator 6 0 blir mellomrommet mellom tilgrensende skjærebaner i overlappingssonen bestemt matematisk av de punktdata som er definert i buffer-minneverket 56. Hvis kalkulatoren fastslår at mellomrommet mellom de tilgrensende baner i noe punkt er mindre enn en gitt verdi som er innstilt av operatøren ved hjelp av mellomromsforvelgeren 90, vil vinkelkalkulatoren 62 dessuten bestemme inngangsvinkelen og utgangsvinkelen mellom de to baner i hver ende av det segment hvis avstand til et tidligere utført snitt er mindre enn den forutinnstilte mellomroms-verdi. Denne verdi er fortrinnsvis den samme som verdien for den forutinnstilte klaring T, men kan variere. Hvis enten inngangsvinkelen eller utgangsvinkelen er mindre enn en maksimums-verdi som er innstilt av operatøren ved hjelp av vinkelfor-velgeren 92, eksempelvis 30°, blir dette segment av skjærebanen langs ytterkanten av mønsterstykket B betegnet som et kritisk segment.

Kritiske segmenter eller skjærebaner er følgelig de segmenter av en mønsterstykkeperiferi hvis avstand til en tilgrensende, tidligere skjærebane understiger en forutvalgt dimen-sjon, og hvor mønsterstykkeperiferien og det tidligere utførte snitt dessuten avgrenser en mellomliggende vinkel som er mindre enn en forutvalgt vinkel.

Av hensyn til en klarere oppfatning av de beregninger som gjennomføres av kalkulatorene 60 og 62, er de partier av skjærebanene for mønsterstykkene A og B som befinner seg i sonen ved det nærmestliggende punkt 50, vist i forstørret målestokk i fig. 18.

De overlappende partier av vinduene for mønsterstykkene A og B er vist ved en streket linje AB. Det er i det etterfølgende eksempel antatt at mønsterstykket A allerede er tilskåret, og dette er vist ved en skravering ved ytterkanten av mønster-stykket A. Det antas videre at skjærebladet følger mønster-stykket B i urviserretningen og derved føres mot punktet 50

i retning som angitt ved pilen 96.

En banemellomroms-kalkulator og -komparator 6 0 skanner innledningsvis de datapunkter som definerer periferien av mønsterstykket B, og lokaliserer datapunktene som faller innenfor grensene for overlappingssonen AB. Når de angjeldende punkter er lokalisert, beregner kalkulatoren 60 avstanden mellom stykkene iA og B i overlappingssonen, og jevnfører de beregnete avstander med den forutinnstilte avstandsverdi, f.eks. T. Den del av skjærebanen i overlappingssonen, som befinner seg nærmere møns-terstykket A enn den forutinnstilte verdi T, identifiseres som et potensielt kritisk banesegment ab ifølge fig. 18. Mellom-romsbredden T ved endene av det kritiske skjærebanesegment blir likeledes angitt.

Endepunktene a og b kan være interpolerte punkter, men representeres fortrinnsvis av de første digitaldatapunkter som ligger utenfor segmentet i en avstand fra mønsterstykket A, som ikke overstiger den forutinnstilte verdi T. Inngangspunktet a lokaliseres ved skanning av punktdataene i overlappingssonen i den rekkefølge hvori de er digitalisert (forutsatt at mønstrene er digitalisert i urviserretningen), og beregning av mellomrommet i hvert punkt. Utgangspunktet b lokaliseres på tilsvarende måte, bortsett fra at dataene skannes i omvendt rekkefølge. Etter at endepunktene a og b er identifisert, vil en vinkelkalkulator og -komparator 6 2 bestemme vinkelen mellom skjærebanen på mønsterstykket B i inngangspunktet a og den tilgrensende bane i det motsvarende punkt m i periferien av mønsterstykket A. På samme måte bestemmer kalkulatoren 6 2 vinkelen mellom skjærebanen på mønsterstykket B i punktet b og den tilgrensende bane i det motsvarende punkt n på mønster-stykket A. Hvis noen av vinklene understiger den vinkelverdi som er fastsatt av forvelgeren 92, blir segmentet ab i skjærebanen på mønsterstykket B betegnet som et kritisk skjæresegment eller en kritisk skjærebane.

Det vil, som tidligere nevnt, oppstå betydelige vanskeligheter når to skjærebaner forløper tett ved hverandre og i samme retning, dvs. med liten, mellomliggende vinkel. Kalkulatorene 6 0 og 62 undersøker derfor de avgjørende parametre i tilknytning til de vanskelige snitt, og lokaliserer endepunktene a og b med nøyaktighet.

På grunn av den korte avstand mellom den kritiske skjærebane ab og mønsterstykket A vil knivbladet vanskelig kunne følge den programmerte skjærelinje, med mindre det utvikles hjelpe-kommandoer for assistering av bladet gjennom denne sone. For å frembringe én eller flere hjelpe-kommandoer for kritiske skjærebaner, er det i tilknytning til dataprosessoren i fig. 4 anordnet en bremsningsgenerator 100, en dreiningsgenerator 102, en takt-hastighetsgenerator 104 og en banemodifiserer 106. Et middel til overvinnelse av skjærevanskelighetene i forbindelse med tettliggende snitt består i å redusere knivbladets fremførings-hastighet, og dette oppnås ved hjelp av bremsningsgeneratoren 100. I den versjon av dataprosessoren som er vist i fig. 4, mottar generatoren 100 informasjon som definerer datapunktene a, b og innfører i dataene for punktet a en ordre om redusert matingshastighet, for at knivbladet skal føres med redusert hastighet langs det kritiske snitt, og for punktet b en ordre om gjenopp-takelse av den forrige hastighet. Punktdatåene med bremsnings-og gjenopptakelseskommandoene lagres deretter sammen med de øvrige punktdata i buffer-datalageret 101 ifølge fig. 4.

Fig. 5 viser en typisk kommandosignalprofil som er frembrakt av generatoren 100. Den maksimums-matingshastighet FM som er opprettet ved hjelp av program-inndataene til kontrolleren 12, reduseres gradvis fra punktet a til en lavere hastighet FS, og opprettholdes på dette nivå helt til knivbladet befinner seg i punktet b. Matingshastigheten økes suksessivt til den programmerte maksimumshastighet FM idet knivbladet for-later den kritiske skjæresone.•

På liknende måte vil dreiningsgeneratoren 102 innføre kommandoer for begrenset dreining og orientering av knivbladet ut fra en stilling i berøring med skjærebanen og mot den side av skjærebanen, som ligger rett overfor det tilgrensende møns-terstykke A. I likhet med bremsningsgeneratoren mottar dreiningsgeneratoren 102 data fra mellomromskalkulatoren 60, som identifiserer punkter a og b langs den kritiske skjærebane og innfører i programdataene, innen disse inngår i buffer-datalageret 101, et dreiningssignal ved punkt a og et dreiningsut-viskingssignal ved punkt b.

Et eksempel på dreiningssignal er vist i fig. 6. Fra punktet a øker signalet fra nullverdi til et valgt maksimum YM som opprettholdes til knivbladet har nådd punktet b, hvoretter signalet utviskes. Som følge herav vil knivbladet, idet det når punkt a i skjærebanen, dreies så vidt ut av flukt med banen og bort fra mønsterstykket A, og opprettholde denne orientering mens bladet passerer gjennom punktet 50 og frem til punkt b. Deretter tilbakeføres bladet til retningen som er fastlagt ved de konvensjonelle kommandosignaler fra kontrolleren 12.

I en foretrukket versjon av oppfinnelsen blir bremsningsgeneratoren 100 og dreiningsgeneratoren 102 drevet under ett, idet både bremsesignalene og dreiesignalene i forening tilstreber å føre knivbladet forbi den kritiske skjæresone, uten det vesentlige tap av tilskjæringsnøyaktighet som ellers vil oppstå på grunn av de tettliggende skjærebaner.

Takthastighetsgeneratoren 104 er anordnet for å frembringe hjelpekommandosignaler i de tilfeller når taktregulatoren for skjæremaskinen skal utsjåltes. Det forutsettes at skjæremaskinen innbefatter en taktregulator som bevirker at skjærebladets hastighet i frem- og tilbakegående retning forandres stort sett proporsjonalt med bladets fremføringshastighet. Under vanskelige skjæreforhold kan det imidlertid være ønskelig å øke slagtakten over den proporsjonale hastighet, for å oppnå større skjære-•virkning pr. slag eller bevegelse. Denne teknikk vil også assis-tere knivbladet i vanskelige skjæresituasjoner. Takthastighetsgeneratoren 104 tilføyer således taktkommandoer til de inngåtte punktdata i buffer-datalageret 101.

Banemodifisereren 106 utgjør en mer komplisert komponent enn de øvrige generatorer som frembringer hjelpekommandosignaler for skjæremaskinen. Banemodifisereren 106 oppretter en.forskjøvet skjærebane for redusering av de forstyrrende krefter som ellers ville forårsake skjærevanskeligheter langs den kritiske skjærebarj^.

I en foretrukket versjon utgjør banemodifisereren 106 en del av prosessoren 15, som fungerer i avhengighet av et software-program som er vist ved et flytplandiagram i fig. 20. Bane-modif isereren 106 kan av operatøren bringes valgfritt i funksjon enten uavhengig eller i forening med de øvrige generatorer 100, 102 og 104. Banemodifisererens grunnfunksjon er å utvikle en forskjøvet skjærebane som forløper parallelt med den kritiske skjærebane. Programmer for beregning av forskyvninger har lenge vært kjent og benyttet, blant annet ved rutinemessig beregning av den radiale forskyvning av banen for et skjæreverktøy, som frembringer en ønsket profil, f.eks. den forskjøvete bane som følges av verktøyaksen i numerisk styrte fresemaskiner e.l.

Selv om de faktiske beregninger for en forskjøvet bane er gamle, er anvendelsen i tilknytning til en maskin for tilskjæring av mykt arkmåteriale ved hjelp av et knivblad ny, særlig i forbindelse med frembringelsen av hjelpekommandoer i vanskelige skjæretilfeller.

Det fremgår av fig. 20, at når banemodifisereren aktivi-seres for opprettelse av forskjøvete skjærebaner, innføres software-programmet ved 110, og det første trinn som gjennom-føres i blokk 112, er gransking av den forutinnstilte forskyvningsverdi K som er fastlagt av forvelgeren 114 ifølge fig. 4. Forskyvningsverdien K representerer det ønskete minimumsmellom-,rom eller minimumsavstanden mellom tilgrensende mønsterstykker

i de nærmestliggende punkter, og opprettholder dessuten det resulterende mellomrom mellom en kritisk skjærebane og et tilgrensende mønsterstykke etter at banemodifisereren har beregnet en ny, forskjøvet bane.

Analysen i blokk 112 i programmet avgjør hvorvidt forvelgeren har vært innstilt på en verdi større enn null, noe som innebærer i hvert fall noen grad av forskyvning av skjærebanene i forhold til en berøringsstilling, dersom dette er ønskelig. Hvis forvelgeren er innstilt på null, er enhver forskyvning unødvendig, og programmet går ut ved 116.

Forutsatt at den forutinnstilte forskyvningsverdi er større enn null, vil banemodifisereren 106 overgå til det neste trinn i programmet, angitt ved blokk 122, og skanne den kritiske skjærebane ab for mønsterstykket B, for å finne den del av banen hvis avstand til det tilgrensende mønsterstykke A er mindre enn den forutinnstilte forskyvningsverdi K. Den nevnte del av skjærebanen som betegnes det kritiske spor, er vist mellom endepunktene c, di fig. 18. Mellomromsberegningen gjennomføres på samme måte som beregningen for lokalisering av den kritiske bane, og fortrinnsvis av komponenter som mellomromskalkulatoren 60.

Det fremgår at nærhetstoleransen T er noe større enn for-skyvningsavstanden K, slik at punktene a og b for hastighets-bremsingen ligger foran og bak punktene henholdsvis c og d. Det er tillatt å gi nærhetstoleransen T og den forutinnstilte forskyvning K samme verdi, slik at den del av den kritiske skjærebane som influeres av den forandring i matingshastighet som fastlegges av bremsningsgeneratoren 100, sammenfaller med det kritiske spor.

I den foretrukne versjon vil banemodifisereren 106 bevirke ensartet forskyvning F av samtlige punkter i det kritiske spor, slik at minimumsmellomrommet har samme verdi som den forutinnstilte forskyvningslengde K. Det neste prosesstrinn for bane-modif isereren er følgelig bestemmelse av minimumsmellomrommet P som angitt ved blokk 124 og vist i fig. 18. Sporingen av minimumsmellomrommet er en relativ enkel sak på dette prosesstadium, idet avstanden mellom skjærebanen og det tilgrensende mønster-stykke allerede er bestemt av banemodifisereren i det trinn som er angitt ved blokk 122. Ved skanning av de fastlagte, mellomliggende avstander kan minimumsverdien finnes uten vanskelighet.

Under det påfølgende trinn som er vist ved blokk 126, beregner banemodifisereren 106 forskyvningsverdien F i overensstemmelse med den enkle ligning som er angitt i blokken, og når verdien av F er opprettet, vil banemodifisereren deretter endre eller omplassere det kritiske spor som angitt ved blokk 128,

ved beregning av nye datapunkter som er forskjøvet med lengden F fra det kritiske spor. Endepunktene c', d' for det forskjøvne, kritiske spor er vist i fig. 18, og et nytt, kritisk spor er vist ved strekete linjer mellom disse punkter.

Forskyvningslinjen bestemmes som vist i fig. 19. Under beregningen av forskyvningen ved blokk 126 vil banemodifisereren lokalisere halveringslinjen for den vinkel i skjærebanen som dannes ved flyttingen av datapunktene, f.eks. punkt 50. Det digitaliserte datapunkt 49 som befinner seg foran punktet 50 i bladets bevegelsesbane, fastlegger den ene side av vinkelen, mens det etterfølgende digitaliserte punkt 51 fastlegger den annen side av vinkelen. Den resulterende halveringslinje representerer forskyvningslinjen. Forskyvningsretningen vil alltid peke bort fra de tilgrensende mønsterstykker.

Da det nye, kritiske spor c<1>, d<1> er forskjøvet fra den opprinnelige skjærebane, innbefatter banemodifisereren, som angitt ved blokk 130, dessuten et trinn for myk innpassing av det nye, kritiske spor i den opprinnelige skjærebane. I en versjon av oppfinnelsen foregår innpassingen ved anvendelse av den ligning som er angitt i blokk 130, og som effektivt utjevner forskyvningen som en eksponentialfunksjon. I denne ligning er forskyvningen i et gitt punkt i utjevningssonen uttrykt ved f, mens F angir den forskyvning som er beregnet ved blokk 126, s er en konstant, fortrinnsvis lik 30F og L er en variabel motsvarende avstanden langs skjærebanen fra enden av det kritiske spor,

dvs. fra punkt c' eller d<1>, avhengig av hvilken ende som ut-jevnes i den opprinnelige skjærebane. Det bør bemerkes i forbindelse med valg av verdien s sorn en funksjon av forskyvningen F, at innpassingen av det nye spor i den gamle skjærebane foregår i samme grad i enhver skjæresituasjon, uansett den reelle verdi for forskyvningen.

Utjevningstrinnet som er vist i blokk 130, angir at ut-jevningen, avhengig av hva som er nærmest, strekker seg over en lengde s eller til et hjørne i ytterkanten av mønsterstykket B. Strekningen c<1>, e angir et utjevningsspor som avsluttes grunnet tilstedeværelsen av et hjørne i den opprinnelige skjærebane, mens utjevningssporet i tilknytning til punktet d' deri-mot ikke er avsluttet på slik måte og fortsetter helt til den opprinnelige bane og den forskjøvne bane praktisk talt går over i hverandre. I det sistnevnte tilfelle vil det fremgå at utjevningssonen kan strekke seg vesentlig ut over de grenser for skjærebanen som befinner seg innenfor overlappingssonen AB, selv om banemodifisereren bare undersøker den del av den opprinnelige skjærebane som ligger i overlappingssonen. Når den nye, kritiske sone og de tilstøtende utjevningsspor er beregnet, utgår programmet for banemodifisereren, som angitt ved 132.

Det fremgår således at prosessoren 15 ifølge den foreliggende oppfinnelse identifiserer punkter av høy skjærevanske-lighetsgrad i en mønstergruppering og innfører i dataene hjelpe-kommandosignaler som forandrer knivbladets fremføringshastighet eller slagtakt, innfører dreiningskommandosignaler eller for-skyver skjærebanen i kritiske soner. Hjelpekommandoene kan benyttes separat eller i kombinasjon med hverandre, for å begunstige skjæreprosessen.

Ovenstående beskrivelse omfatter en foretrukket versjon av den foreliggende oppfinnelse, men det vil innses at tallrike forandringer og utskiftinger kan foretas uten å avvike fra oppfinnelsens prinsipp, vinduskomparatoren reduserer f.eks. i høy grad den datamengde som krever detaljert undersøkelse i prosessoren 15, men ved anvendelse av hurtigarbeidende dataprosessor og datalagre med høy kapasitet vil dette få relativt liten betydning, slik at vinduskomparatoren blir mindre viktig. Det kan benyttes signalgeneratorer av andre typer enn genera-torene 100-104 og banemodifisereren 106 til frembringelse av hjelpe- eller kompenseringskommandosignaler for styring av knivbladet gjennom vanskelige skjæresoner. Det kan f.eks. være anordnet midler for endring av snittretningen langs skjærebanen i en kritisk sone, slik at knivbladet alltid føres fra motsatte sider mot berøringspunktet eller det nærmestliggende punkt. Av andre hjelpekommandoer kan nevnes signaler som forandrer for-sterkningsgraden for en sidebelastningsdetektor som er fastgjort til bladet, som omtalt i US-patentskrift 4.133.235. I en foretrukket versjon av oppfinnelsen gjennomføres databehand-lingen ved hjelp av et software-program i en miniprosessor, men det kan også benyttes andre, fastkoplete prosessorer eller spesialprosessorer. Beskrivelsen er derfor illustrerende og ikke begrensende.

Claims (7)

1. Apparat for tilskjæring av mønsterstykker av arkmateriale basert på på forhånd tilrettelagte data fra en markeringsanordning, omfattende en automatisk styrt tilskjæringsmaskin (10) som omfatter et bord (22) som understøtter materialet som skal tilskjæres og et skjæreverktøy (20) samt en styrt drivmekanisme som er forbundet med bordet og/eller med skjære-verktøyet (20) for å bevege skjæreverktøyet (20) og arkmaterialet på bordet i et skjæreinngrep i forhold til hverandre samt en styreanordning (12) tilknyttet drivmekanismen for å frembringe driftstyresignaler for å styre skjæreverktøyet (20) langs skjærelinjer som er fastlagt av programmerte data som er definert av mønsterstykker i markeringsanordningen, karakterisert ved at en dataprosessor (15), som er forbundet med styreanordningen (12) i den automatisk styrte tilskjæringsmaskin for å motta og behandle data som definerer mønsterstykkene i mark-

eringsanordningen, omfatter en banemellomromskalkulator og

-komparator (60) for å kalkulere mellomrommet mellom to tilstø tende tilskjæringsbaner for mønstrene i markeringsanordningen og for å sammenlikne mellomrommene med en på forhånd fastlagt minimumsavstand (T) som identifiserer en kritisk tilskjæringsbane (a,b) som er anbrakt i en avstand mindre enn minimums-avstanden (T) fra en tilstøtende tilskjæringsbane.

2. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en banemodifiserer (106) er anordnet for å opprette en forskjøvet tilskjæringslinje (c',d') langs kritiske tilskjærings-i baner som er identifisert av komparatoren (60) for å fastlegge minimums-avstanden mellom banene.

3. Apparat i samsvar med krav 1 eller 2, karakteri-ss e r t v e d I at dataprosessoren (15) i den automatisk styrte tilskjæringsmaskin omfatter organer for fastleggelse av tilskjærings- verktøyets (20) og/eller arkmaterialets fremføringshastighet i forhold til hverandre, og j at dataprosessoren (15) omfatter organer (100) for å I tilføye til de fastlagte data signaler for redusert fremførings-hastighet for tilskjæringsverktøyet (20) henholdsvis arkmaterialet i de kritiske tilskjæringsbaner.

4. Apparat i samsvar med krav 1, 2 eller 3, karakte risert ved at tilskjæringsverktøyet består av et knivblad (20) med en skarp, fremre egg som fremføres langs en tilskjæringslinje, og at drivmekanismen omfatter en motor for dreining av knivbladet i forhold til tilskjæringslinjen ved vilkårlige steder langs tilskjæringsbanen, samt at dataprosessoren (15) er utstyrt med organer for å frembringe dreiningssignaler, slik at knivbladet (20) kan inn-stilles i e:-. vinkel mot tilsk jæringslinj en i de kritiske tilsk jæringsbaner .

5. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at banemodifisereren (106) omfatter en utjevningsanordning (130) som oppretter en myk overgang av forskjøvete partier av tilskjæringsbanen i forhold til tilstøtende partier.

6. Apparat i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at dataprosessoren (15) omfatter en vinkelkalkulator (62) som fastlegger vinkelforholdet for to tilskjæringsbaner som har en mellomliggende avstand som er mindre enn den forhåndsfastlagte minimums-avstand, for ytterligere å identifisere en kritisk tilskjæringsbane.

7. Apparat i samsvar med et av kravene 1-6, karakterisert ved at dataprosessoren (15) samvirker med en vinduskomparator (58) for identifisering av mønstre i en oppstilling som har potensielle kritiske tilskjæringsbaner med en innbyrdes avstand som er mindre enn minimums-avstanden, idet vinduskomparatoren (58) er forbundet med dataprosessoren (15) og innrettet til å motta mønster-data forut for banemellomromskalkulatoren og -komparatoren (60).