(57)【要約】熱処理システムは、製作品を処理する熱トーチ、熱トーチに電力を提供する電源、熱トーチおよび製作品を相対的に動かす位置決めシステム、熱処理システムを制御するコントローラ、および決定論に基づく通信ネットワーク、例えばＳＥＲＣＯＳを使用して動作するネットワークを含む。決定論に基づく通信ネットワークは、少なくとも熱処理システムのコントローラ、電源、および位置決めシステムを共に接続する。決定論に基づく通信ネットワークを含む熱処理システムを使用するオペレータは、コンテンションに基づくネットワークを使用する従来のシステムよりも少ない時間を費やしてネットワークを維持、監督し、製作品を効率的かつ正確に処理し得る。
2009522109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製作品を処理することのできる熱処理システムであって、該システムは、
該製作品を処理する熱トーチと、
該熱トーチに電力を提供する電源と、
該熱トーチおよび該製作品を相対的に動かす位置決めシステムと、
該熱処理システムを制御するコントローラと、
決定論に基づく通信ネットワークであって、該決定論に基づく通信ネットワークは、少なくとも該コントローラ、該電源、および該位置決めシステムを接続する、決定論に基づく通信ネットワークと
を備えている、システム。
【請求項２】
前記コントローラは、コンピュータ数値コントローラを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記決定論に基づく通信ネットワークは、リングネットワークを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記決定論に基づく通信ネットワークは、スターネットワークを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記決定論に基づく通信ネットワークは、メッシュネットワークを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記決定論に基づくネットワークは、ワイヤまたは光ファイバケーブルを介してデータを伝送する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ワイヤはＵＳＢケーブルを備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記決定論に基づく通信ネットワークは、無線ネットワークである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記決定論に基づくネットワークは、ＳＥＲＣＯＳ、決定論に基づくイーサネット（登録商標）、およびＦＩＲＥＷＩＲＥから成る群から選択されるプロトコルを使用する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記決定論に基づくネットワークは、約４Ｍｂｐｓを上回る速度で動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記決定論に基づくネットワークは、少なくとも約１６Ｍｂｐｓの速度で動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
自動気体コンソールをさらに備えている請求項１に記載のシステムであって、該自動気体コンソールは、前記決定論に基づくネットワークに接続される、システム。
【請求項１３】
前記熱トーチはプラズマアークトーチである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記熱トーチはレーザトーチである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記熱トーチは液体金属噴射である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
１つ以上の前記電源および前記位置決めシステムは、前記熱処理システムを制御する制御手段を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
製作品を処理することのできる熱処理システムであって、該システムは、
該製作品を処理する熱トーチと、
該熱トーチに電力を提供する電源と、
該熱トーチおよび該製作品を相対的に動かす位置決めシステムと、
決定論に基づく通信ネットワークであって、該決定論に基づく通信ネットワークは、少なくとも該電源、および該位置決めシステムを接続し、１つ以上の該電源および該位置決めシステムは、該熱処理システムを制御する制御手段を備えている、決定論に基づく通信ネットワークと
を備えている、システム。
【請求項１８】
製作品を処理することのできる熱処理システムを操作する方法であって、該方法は、
該製作品を処理する熱トーチ、該熱トーチに電力を提供する電源、該熱トーチおよび該製作品を相対的に動かす位置決めシステム、および該熱処理システムを制御するコントローラをネットワークに接続することと、
決定論に基づく通信プロトコルを使用して、ネットワークを介してデータを伝送することと
を包含する、方法。
【請求項１９】
前記コントローラは、コンピュータ数値コントローラを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ネットワークは、リングネットワークを備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ネットワークは、スターネットワークを備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ネットワークは、メッシュネットワークを備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記ネットワークは、銅ワイヤ、または光ファイバケーブルを介してデータを伝送する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記ネットワークは、無線ネットワークを備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記決定論に基づくプロトコルは、ＳＥＲＣＯＳ、決定論に基づくイーサネット（登録商標）、およびＦＩＲＥＷＩＲＥから成る群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
自動気体コンソールを前記ネットワークに接続することをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱トーチは、プラズマアークトーチである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記熱トーチは、レーザトーチである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
製作品を処理することのできる熱処理システムを操作する方法であって、該方法は、
決定論に基づくプロトコルを使用してネットワークを介してデータを伝送することにより、該製作品を処理する熱トーチ、該熱トーチに電力を提供する電源、該熱トーチおよび該製作品を相対的に動かす位置決めシステム、およびコントローラに命令を提供すること
を包含する、方法。
【請求項３０】
前記ネットワークは、約４Ｍｂｐｓを上回る速度で動作する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記決定論に基づくプロトコルは、ＳＥＲＣＯＳ、決定論に基づくイーサネット（登録商標）、およびＦＩＲＥＷＩＲＥから成る群から選択される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記ネットワークは、リングネットワーク、スターネットワーク、メッシュネットワーク、または無線ネットワークである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
装置であって、
電気ワイヤに接続するための電気インターフェースと
光ファイバに接続する光ファイバインターフェースと、
該電気インターフェースから受信された電気信号と該光ファイバインターフェースから受信された光信号との間で変換するための変換器であって、該変換器は、ネットワークプロトコルを使用するための手段含む、変換器と
を備えている、装置。
【請求項３４】
前記ネットワークプロトコルは、決定論に基づくプロトコルである、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記決定論に基づくネットワークプロトコルは、ＳＥＲＣＯＳ、決定論に基づくイーサネット（登録商標）、およびＦＩＲＥＷＩＲＥから成る群から選択される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記変換器は、約４Ｍｂｐｓを上回る速度で動作する、請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記変換器は、熱処理システムにおいて使用される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
装置であって、
無線ネットワークを介して受信された無線信号を、電気インターフェースに伝送される電気信号に変換するための変換器であって、該変換器は、決定論に基づくネットワークプロトコルを使用するための手段を含む、変換器を備えている、装置。
【請求項３９】
前記変換器は、約４Ｍｂｐｓを上回る速度で動作する、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記変換器は、熱処理システムにおいて使用される、請求項３８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は概して、熱処理システムをネットワーク接続するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
熱処理システム、例えばレーザおよびプラズマアークシステムは、切断、溶接、熱処理、および金属材料の処理において、広く使用されている。レーザに基づく装置は一般的にノズルを含み、ノズルの中を気流およびレーザビームが通り抜けて製作品と相互作用する。ビームと気流の両方が、ノズルを出て、オリフィスを通り、製作品の標的エリアに衝突する。レーザビームが製作品を加熱する。結果として生じる製作品の発熱は、気体と製作品材料との間の任意の化学反応と組み合わさり、ビームの焦点およびエネルギーレベルに依存して、製作品の選択されたエリアを加熱し、液化し、かつ／または気化することに役立つ。この作用は、オペレータが、製作品を切断、または修正することを可能にする。
【０００３】
プラズマアークトーチは一般的に、その中に取り付けられた電極を有する陰極ブロック、トーチ本体内に取り付けられた中央出口オリフィスを有するノズル、電気的な接続、冷却およびアーク制御流体のための通路、電極とノズルとの間に形成されたプラズマチャンバにおける流体流れパターンを制御するためのスワールリング、および電源を含む。トーチはプラズマアークを生み出し、プラズマアークは、ノズルオリフィスを通り抜けて製作品に衝突する、高い温度および大きな運動量を有する、拘束されかつイオン化された噴射である。トーチに使用される気体は、非反応性（例えばアルゴンもしくは窒素）、または反応性（例えば酸素または空気）であり得る。
【０００４】
一般的に、熱処理システムは、レーザに基づくかまたはプラズマに基づくトーチ、関連する電源、気体コンソール、位置決め装置、切断テーブル、トーチ高さ制御、および関連するコンピュータ処理数値コントローラ（ＣＮＣ）を含む。
【０００５】
動作において、ユーザは、製作品を切断テーブルの上に置き、トーチを位置決め装置に取り付け、位置決め装置は、トーチの先端と製作品との間で相対的な動きを提供し、レーザビームまたはプラズマアークを処理経路に沿って方向付ける。ユーザは、開始コマンドをＣＮＣに提供し、切断処理を開始する。ＣＮＣは、トーチおよび／または切断テーブルの動きを正確に方向付け、製作品が所望のパターンに切断されることを可能にする。ＣＮＣは位置決め装置と通信する。位置決め装置はＣＮＣからの信号を使用し、所望の切断経路に沿ってトーチを方向付ける。位置情報は、位置決め装置からＣＮＣに戻され、ＣＮＣが位置決め装置と相互作用的に動作して正確な切断経路を獲得することを可能にする。
【０００６】
電源は、レーザビームまたはプラズマアークを生成するために必要な電流を提供する。電源は、１つ以上の直流電力モジュールを有し、トーチに対して一定の電流を生み出す。通常、電流は離散値に設定され得る。電源はマイクロプロセッサを有し、マイクロプロセッサは、開始シーケンス、ＣＮＣインターフェース機能、気体および切断パラメータ、ならびに中断シーケンスを含む本質的にすべてのトーチシステム機能を調整する。例えば、マイクロプロセッサは、電流を漸増または漸減し得る。電源のメインオンオフスイッチが、ＣＮＣによってその場で、または遠隔操作で制御され得る。電源は、トーチを冷却するための冷却システムを収納する。
【０００７】
気体コンソールは、トーチへの気体の流れを制御する。気体コンソールは、気体流れ制御のために使用されるソレノイドバルブ、流量計、圧力ゲージ、およびスイッチを収納し、プラズマに基づくトーチに対して、プラズマ気体およびシールド気体を含む。流量計は、プラズマおよびシールド気体に対して事前流れ速度および切断流れ速度を設定するために使用される。気体コンソールは、必要とされる気体が接続され得る複数の入口の気体供給源も有する。気体を選択するために、トグルスイッチが使用され得る。気体は、気体圧ゲージによってモニタされる。気体コンソールを操作するために、すべての設定は通常手動で選択される。
【０００８】
トーチの高さ制御は、製作品に対するトーチの高さを設定する。トーチの高さ制御は通常、スタンドオフ（ｓｔａｎｄｏｆｆ）（すなわちトーチと製作品との間の距離）を調節することによって切断の間のアーク電圧を制御し、所定のアーク電圧の値を維持するそれ自体の制御モジュールを有する。トーチの高さ制御はリフタ（ｌｉｆｔｅｒ）を有し、リフタは、モータを介して制御モジュールによって制御され、製作品に対して垂直の方向にトーチをスライドさせ、切断の間、所望の電圧を維持する。
【０００９】
熱処理システムの製造業者は通常、コンポーネントのシステムインテグレータとして行動する。熱処理システムは、システムの制御機能がＣＮＣにおいて集中化されるように設計される。システムのネットワークの他のコンポーネントは、ＣＮＣによって発せられ、これから伝送されたコマンドに基づいて動作する。クライアントネットワークに対するハードウエアおよびソフトウエアは、熱処理システムに対しては存在せず、各コンポーネントは通常、カスタマーの仕様書に基づいて、それ自体のカスタマイズされた電気的なハードウエアおよび／またはソフトウエアインターフェースを有する。これらのインターフェースは、コンポーネント間でデータを伝送するために、コンテンションに基づくネットワークアクセス方法（すなわち非決定論のアクセス方法）を使用する。コンテンションに基づくネットワークは、各コンポーネントが、それがデータを伝送する前に受容可能な状態にあるかどうかを調べるために伝送媒体を試験することを要求する。結果として、時宜を得たアクセスが保障されず、２つのデバイスが同時にデータを伝送する場合、おそらくデータの衝突があり得る。結果として、コンテンションに基づくネットワークは、システムの速度および信頼性を制限する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の概要）
熱切断システムをネットワーク接続する１つのアプローチは、決定論に基づく制御アクセス方法を使用することである。一局面において、製作品を処理することのできる熱処理システムを操作する方法がある。方法は、製作品を処理するトーチ、トーチに電力を提供する電源、トーチおよび製作品を相対的に動かす位置決めシステム、および熱処理システムを制御するコントローラをネットワークに接続すること、および決定論に基づく通信プロトコルを使用して、ネットワークを介してデータを伝送することを含む。
【００１１】
別の局面において、製作品を処理することのできる熱処理システムを操作する方法がある。方法は、決定論に基づくプロトコルを使用してネットワークを介してデータを伝送することにより、製作品を処理する熱トーチ、熱トーチに電力を提供する電源、熱トーチおよび製作品を相対的に動かす位置決めシステム、およびコントローラに命令を提供することを含む。
【００１２】
別の局面において、製作品を処理することのできる熱処理システムがある。システムは、製作品を処理する熱トーチ、熱トーチに電力を提供する電源、熱トーチおよび製作品を相対的に動かす位置決めシステム、熱処理システムを制御するコントローラ、および決定論に基づく通信ネットワークを含む。決定論に基づく通信ネットワークは、少なくともコントローラ、電源、および位置決めシステムを接続する。
【００１３】
別の局面において、製作品を処理することのできる熱処理システムがある。システムは、製作品を処理するための熱トーチ、熱トーチに電力を提供する電源、熱トーチおよび製作品を相対的に動かす位置決めシステム、および決定論に基づく通信ネットワークを含む。決定論に基づく通信ネットワークは、少なくとも電源、および位置決めシステムを接続する。１つ以上の電源および位置決めシステムは、熱処理システムを制御する制御手段を含む。
【００１４】
他の例において、上記局面のうちの任意のものは、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。コントローラは、コンピュータ数値コントローラを含み得る。決定論に基づく通信ネットワークは、リングネットワークを含み得る。決定論に基づく通信ネットワークは、スターネットワークを含み得る。決定論に基づく通信ネットワークは、メッシュネットワークを含み得る。決定論に基づくネットワークは、ワイヤまたは光ファイバケーブルを介してデータを伝送し得る。ワイヤは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ（ＵＳＢ）を含み得る。決定論に基づく通信ネットワークは、無線ネットワークであり得る。決定論に基づくネットワークの一部の例は、ＳＥＲＣＯＳ、決定論に基づくイーサネット（登録商標）、ＦＩＲＥＷＩＲＥ、およびＭｏｄＢｕｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎプロトコルを含む。しかしながら、他の決定論に基づくネットワークも、熱処理システムにおいて使用され得る。一部の実施形態において、決定論に基づくネットワークは、約４Ｍｂｐｓと等しいか、またはこれを上回る速度で動作し得る。他の実施形態において、決定論に基づくネットワークは、少なくとも約１６Ｍｂｐｓの速度で動作し得る。システムは、自動気体コンソールを含み得る。自動気体コンソールは、決定論に基づくネットワークと接続され得る。熱トーチは、プラズマアークトーチであり得る。熱トーチは、レーザトーチであり得る。熱トーチは、液体金属噴射であり得る。１つ以上の電源および位置決めシステムは、熱処理システムを制御するための制御手段を含み得る。
【００１５】
別の局面において、装置がある。装置は、電気ワイヤに接続するための電気インターフェース、光ファイバに接続するための光ファイバインターフェース、および電気インターフェースから受信された電気信号と光ファイバインターフェースから受信された光信号との間で変換するための変換器を含む。変換器は、ネットワークプロトコルを使用するための手段を含む。
【００１６】
一部の実施形態において、ネットワークプロトコルは、決定論に基づくプロトコルである。変換器は、熱処理システムにおいて使用され得る。
【００１７】
別の局面において、装置がある。装置は、無線ネットワークを介して受信された無線信号を電気インターフェースに伝送された電気信号に変換するための変換器を含む。変換器は、決定論に基づくネットワークプロトコルを使用するための手段を含む。
【００１８】
上記実装のうちの任意のものは、以下の利点のうちの１つ以上を実現し得る。決定論に基づく通信ネットワークを使用する熱処理システムは、速やかで信頼性のあるデータの伝送を可能にする。さらに、高速のデータ伝送速度により、決定論に基づく通信ネットワークは、処理変数のリアルタイム制御（例えばフィードバック制御）を可能にする。さらに、決定論に基づくネットワークに対してリングトポグラフィおよび／または無線通信を使用することは、以前のまたは従来の熱処理ネットワーク設計と比較して、必要とされるネットワーク配線の複雑さおよび量を最小にする。配線の量は、従来の銅配線の代わりに光ファイバを使用することによりさらに低減され得る。結果として、一般的に銅配線と関連するネットワークノイズは、最小とされ得、それによってデータ伝送の効率および信頼性が高まる。さらに、光ファイバ、および／または無線通信は、ネットワークにおけるコンポーネント間のより長い接続を可能にする。従って、熱処理システムのネットワークは、コンポーネントの配置に対して容易に構成され得、ネットワークは、コンポーネントを結合するために使用された少数の光ファイバにより、容易に維持され得る。上述の利点の結果として、決定論に基づく通信ネットワークを含む熱処理システムを使用するオペレータは、コンテンションに基づくネットワークを使用する従来のシステムよりも少ない時間を費やしてネットワークを維持、監督し、製作品を効率的かつ正確に処理し得る。
【００１９】
本発明の他の局面、例、および利点は、単に例として本発明の原理を例示する添付の図面と共に、以下の詳細な記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の前述の特徴および他の特徴と利点、ならびに発明自体は、添付の図面と共に読まれるとき、様々な実施形態の以下の記述からより完全に理解される。
【００２１】
（詳細な説明）
熱処理システムの製造業者は普通、コンポーネントのシステムインテグレータとして働き、システムコンポーネントを結合してネットワークを形成する。決定論に基づくネットワークプロトコルが使用され、伝送媒体への各コンポーネントのアクセスが、伝送および／または受信データに対して制御された場合、熱処理システムのネットワークは、より効率化され得る。決定論に基づくアクセス方法は、信頼性の高い、時間が重要な、かつ高速のネットワークアクセスを可能にする。決定論ネットワークプロトコルに基づく、高信頼性の、かつ高速のネットワークアクセスは、ＣＮＣから各コンポーネントへのシステム制御の分配を可能にし、それら自体の処理ユニット（例えばＣＰＵ）を介する各ノードは、「インテリジェント」になる。中央ノード処理から分配インテリジェンスへの進歩は、帯域幅の保存およびリアルタイムシステム性能の向上における利益を可能にする。さらに、各インテリジェンスノードは、個別にプログラムされ得る。結果として、ネットワークは、体系的に更新されかつ維持され得る。
【００２２】
決定論に基づくネットワークは、ソフトウエア、ハードウエア、またはそれらの組み合わせを使用して実装され得る。例えば、ソフトウエア実装は、それがデータを伝送かつ／または受信し得るとき、コンポーネントに知らせる信号（例えばトークン）を使用するように適合されたネットワークであり得る。例えば、ハードウエア実装は、各コンポーネントの伝送媒体とのインターフェースが、所定の時間にデータを伝送かつ／または受信するように適合されるネットワークであり得る。決定論に基づくネットワークのハードウエア実装は、熱処理システムコンポーネントの統合を高めるために、ソフトウエアと組み合わせられ得る。ハードウエアおよびソフトウエアの相互接続性は、例えばＳＥＲＣＯＳ（ＳＥｒｉａｌ  Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳ）プロトコルに基づき得る。ＳＥＲＣＯＳは、サーボ駆動システムにおける動作およびＩ／Ｏ制御のために使用されるリアルタイム決定論データ転送プロトコルであり、２Ｍｂｐｓを超える高速帯域幅データ転送を可能にする。高いデータ転送速度に加えて、ネットワークプロトコルは、さらなるシステムコンポーネントがネットワークに追加されるとき、それらは自動的に認識されかつ／または構成されるように適合され得る。以下に記述される例および実施形態は、ＳＥＲＣＯＳを使用することを指すが、任意の他の決定論に基づくソフトウエアプロトコルも使用され得る。一部の決定論に基づくプロトコルの例は、産業用イーサネット（登録商標）、ＦＩＲＥＷＩＲＥ（登録商標）（Ａｐｐｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ）およびＭｏｄＢｕｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（Ｄｅｌｔａ  Ｔａｕ  Ｄａｔａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．，Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，ＣＡ）を含む。
【００２３】
図２は、例示的な熱処理システムに対する決定論に基づくネットワーク２００を例示する。決定論に基づくネットワーク２００は、熱処理システムを制御するための中央コントローラ２１０（例えば、コンピュータ処理数値コントローラ（ＣＮＣ））、トーチ２３１の位置を制御するための１つ以上の動作駆動２２０（例えば、Ｂｅｃｋｈｏｆｆ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ｂｕｒｎｓｖｉｌｌｅ，ＭＮ）によって製造されたＡＸ２０００  Ｓｅｒｉｅｓ、またはＤａｎａｈｅｒ  Ｍｏｔｉｏｎ（Ｗｏｏｄ  Ｄａｌｅ，ＩＬ）によって製造されたＰＣ８４０  Ｓｅｒｖｏ  Ｄｒｉｖｅ  Ｓｅｒｉｅｓからのようなサーボ駆動）、および決定論に基づく通信に対して適合された入力／出力モジュール２３０を含む。決定論に基づくネットワーク２００のコンポーネントのうちのすべては、伝送媒体２０１を介して互いと通信し、伝送媒体２０１は、データの伝送および／または受信のためのコンポーネントによって決定論的にアクセスされる。図２に示される実施形態において、伝送媒体２０１は、光学的に情報を伝送する光ファイバである。図示されていない他の実施形態において、伝送媒体２０１は、他のタイプのファイバまたはケーブル、例えば銅ワイヤ、ＵＳＢケーブル、または任意のそれらの組み合わせであり得る。一部の実施形態において、伝送媒体は、無線で通信するためのソフトウエアおよびハードウエアを含む。
【００２４】
決定論に基づくネットワーク２００のモジュール２３０は、トーチ２３１、トーチ電源２３２、および自動気体コンソール２３３を熱処理ネットワーク２００に結合する。トーチ２３１は、プラズマアークトーチ、レーザトーチ、または液体金属ジェット、例えば米国特許第６，５２５，２９１号に記述された液体金属ジェットであり得る。トーチ電源２３２は、トーチ２３１に電力を提供する。自動気体コンソール２３３は、処理気体またはトーチ２３１への処理変数を制御する。
【００２５】
この実施形態において、トーチ電源２３１、自動気体コンソール２３２、およびトーチ２３３は、入力／出力モジュール２３０を介してネットワーク２００に結合されるが、他の構成も使用され得、例えば、コンポーネント２３１〜２３３は、伝送媒体２０１に直接的に結合されるように適合され得る。さらに、この実施形態において、１つ以上の動作駆動２２０は、伝送媒体２０１に直接的に結合されるが、他の構成も使用され得、例えば１つ以上の動作駆動２２０が、入力／出力モジュールを介して伝送媒体２０１に結合され得る。動作駆動入力／出力モジュールは、ＳＥＲＣＯＳプロトコル、例えばＢｏｓｃｈ  Ｒｅｘｒｏｔｈ  Ｃｏｒｐ．（Ｈｏｆｆｍａｎ  Ｅｓｔａｔｅｓ，ＩＬ）によって製造されたＳＥＲＣＯＳインターフェースモジュールを使用するように適合され得る。
【００２６】
図２に示される決定論に基づくネットワーク２００は、リングトポロジーに構成され、伝送媒体２０１によって相互に接続される。しかしながら、他のトポロジー構成が存在する。例えば、一部の実施形態において、決定論に基づくネットワーク２００は、スタートポロジー、メッシュトポロジー、バストポロジー、またはこれらのトポロジーのハイブリッドを有し得る。さらに、決定論に基づくネットワーク２００は、無線伝送媒体２０１を備えた無線ネットワークを使用して実装され得る。無線および光ファイバを用いた伝送は、従来の銅配線と比較して、優れたノイズ耐性、信号伝送距離、およびより高い信号帯域幅を提供し、従来の銅配線は、電源システムの高エネルギーによってノイズが誘発されやすい。
【００２７】
決定論に基づく通信ネットワークを含む熱処理システムは、従来の熱処理システムに対して多くの利点を提供する。例えば、決定論に基づく通信ネットワークは、速くて信頼性のあるデータの伝送（例えば、約４Ｍｂｐｓに等しいかまたはこれを上回り、一部の実施形態においては約１６Ｍｂｐｓを上回る）を可能にする。さらに、速いデータ伝送速度により、決定論に基づく通信ネットワークは、処理変数、例えば動作経路生成、故障および診断ルーチンならびに切断処理変数のリアルタイム制御を可能にする。さらに、決定論に基づくネットワーク２００に対してリングトポグラフィおよび／または無線通信を使用することは、従来の設計と比較して、必要なネットワーク配線の複雑さおよび量を最小にする。配線の量は、従来の銅配線の代わりに光ファイバを使用することによりさらに低減され得る。結果として、一般的に銅配線と関連するネットワークノイズは、最小とされ得、それによってデータ伝送の効率および信頼性が高まる。さらに、光ファイバ、および／または無線通信は、ネットワークにおけるコンポーネント間のより長い接続を可能にする。従って、熱処理システムのネットワークは、コンポーネントの位置選定に対して容易に構成され得（すなわちユーザは、銅電線によって必要とされるような特定の距離内にコンポーネントを保つことに限定されない）、ネットワークは、コンポーネントを結合するために使用された少数の光ファイバにより、容易に維持され得る。上述の利点の結果として、決定論に基づく通信ネットワークを含む熱処理システムを使用するオペレータは、コンテンションに基づくネットワークを使用する従来のシステムよりも少ない時間を費やしてネットワークを維持、監督し、製作品を効率的かつ正確に処理し得る。
【００２８】
製作品を切断または処理する熱処理システムを生成するために、オペレータは、決定論に基づくネットワーク、トーチ、トーチ電源、製作品に対してトーチを動かすための位置決めシステム、および製作品の処理を制御するためのＣＮＣに接続し得る。例えば、オペレータは、リングトポロジーにおける光ファイバを使用して、トーチ、トーチ電源、位置決めシステム、およびＣＮＣを共に接続し得る。ＳＥＲＣＯＳに基づくネットワークを使用することによって、データは、製作品を処理するためのコンポーネント間の光ファイバを介して伝送され得る。
【００２９】
従来のワイヤ配線、例えばＲＳ４２２に基づくケーブルに対するインターフェース、および／または非決定論のインターフェース能力を備えているコンポーネントは、入力／出力モジュール２３０を使用して、決定論に基づくネットワーク２００に接続され得る。入力／出力モジュール２３０は、コンポーネント２３１〜２３３と決定論に基づくネットワーク２００との間で情報を効率的に受信かつ／または伝送ためにＳＥＲＣＯＳプロトコルを使用するようにも適合され得る。入力／出力モジュール２３０は、伝送媒体２０１によって使用され得るネットワークプロトコルとコンポーネント２３１〜２３３によって使用されるプロトコルとの間で変換する。
【００３０】
図３は、伝送媒体２０１が光ファイバのとき、変換器３１０として、入力／出力モジュールを例示する。変換器３１０は、決定論に基づくネットワーク２００に接続するために、少なくとも２つの光インターフェース３２０および３３０を有する。変換器３１０は、熱処理システムの１つ以上のコンポーネント、例えばコンポーネント２３１〜２３３と接続するために、１つ以上のワイヤ３４０を備えた電気インターフェースも有する。変換器３１０は、決定論に基づくネットワーク２００の速度で動作し、情報を変換するように適合され、コンポーネント２３１〜２３３の間で効果的な通信を可能にする。例えば、変換器３１０は、約４Ｍｂｐｓに等しいかまたはこれを上回る速度で動作し得、一部の実施形態においては、約１６Ｍｂｐｓを上回る。
【００３１】
他のタイプの変換器も、熱処理システム内で使用され得る。例えば、無線でネットワークされたシステムにおいて、無線で受信された情報を電気的インターフェースに受容可能な電気信号に変換するための、決定論に基づくネットワークプロトコルおよび手段を含む変換器が利用され得る。当業者は、一部の実施形態において、無線でネットワークされたシステムのための変換器は、無線でネットワークされたコンポーネントの各々の標準的電気的インターフェースに位置決めされることを理解する。各変換器は、決定論に基づくネットワークを介して、無線で信号を受信、かつ伝送し、同時に、無線信号を電気信号に変換し、電気信号は標準的な電気インターフェースによって受け取られ得る。
【００３２】
決定論に基づく通信ネットワーク２００を含む熱処理システムを使用して製作品を処理するために、オペレータは、決定論に基づくネットワーク２００に接続された動作駆動２２０によって制御された位置決めシステムを有する切断テーブルの上に製作品を位置決めする。オペレータは、ＣＮＣ２１０を使用して切断命令を入力し、ＣＮＣ２１０も決定論に基づくネットワーク２００に接続されている。一部の実施形態において、ＣＮＣ２１０は、その内部メモリに格納された多くの処理命令を含む。例えば、処理命令のカタログがＣＮＣ２１０内に格納され得、それによってオペレータは、部品番号をＣＮＣ２１０の中に入力するだけでよく、ＣＮＣ２１０は、その部品番号および様々な部品番号に対する特定の処理命令を含む。オペレータはＣＮＣ２１０を作動させ、ＣＮＣ２１０は、伝送媒体２０１を介して動作命令を、決定論に基づくネットワーク２００の他のコンポーネント（例えばトーチ２３１、トーチ２３２に対する電源、自動気体コンソール２３３、および動作駆動２２０によって制御された位置決めシステム）に伝送し、製作品の処理を始める。処理の間にサンプリングされたフィードバック情報は、決定論に基づくネットワーク２００のコンポーネントの各々に伝送媒体を介してリアルタイムで伝送され得る。結果として、ＣＮＣ２１０は、リアルタイムでコンポーネントに伝送された処理情報を調節し、より高い品質の製品を生み出し得る。
【００３３】
当業者は、本発明が、その精神または不可欠な特性から逸脱することなく他の特定な形式で実施され得ることを理解する。従って、前述の実施形態は、例示的なすべての局面において考えられるべきであり、本明細書に記述された発明に限定されない。従って、本発明の範囲は、前述の記述によってではなく、添付された特許請求の範囲によって示され、従って特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内にあるすべての変化は、その中に包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、熱処理システムの概略図である。
【図２】図２は、熱処理システムのためのネットワークアーキテクチャに関連するデバイスを備えた例示的なネットワークを示すブロック図である。
【図３】図３は、決定論に基づくおよび／またはリングネットワークに対する入力／出力モジュールを示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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