(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備する方法であって、前記複数の部品の各々は、少なくとも第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状の内の一つの形状により形成されており、該方法の各段階は、コンピュータにおいて実施され、該方法は、
少なくとも一つの第1形状の少なくとも一つのセグメントであって、部品同士の間に切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における前記少なくとも一つの第1形状の部品を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とするというセグメントを特定する段階と、
前記少なくとも一つの第1形状の前記セグメントを改変して、部品の形状が許容するときは常に、部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における改変済み第1形状の部品が別の形状に接近して位置決めされて切り出されることを改変済みセグメントが許容する如く構成されたという改変済みセグメントを備える改変済み第1形状を提供する段階と、
を有し、
機械の切断ビームは、切断の間において該切断ビームの両側に延在する影響的区域を有し、
部品同士の間に前記切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における前記少なくとも一つの第1形状の部品を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とするという少なくとも一つのセグメントを特定する段階は、前記切断経路の前記影響的区域の干渉を特定する段階を含み、
前記少なくとも一つの第1形状の前記セグメントを改変して改変済み第1形状を提供する段階は、前記影響的区域の干渉が減少される如く前記セグメントを改変する段階を含む、
方法。
【請求項２】
前記第1形状の前記少なくとも一つのセグメントは、前記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する丸み付きセグメントを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第1形状の前記少なくとも一つのセグメントは、前記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する面取りセグメントを備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つのセグメントは、前記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する切欠を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つのセグメントは、非直線状ラインを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも一つの第1形状の部品を改変して前記改変済み第1形状の部品を形成する前に、前記改変済みセグメントを操作者に対して提案する段階を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
部品の特定セグメントは、影響的区域の影響から保護されるべきであるとタグ付けされ得る、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備するシステムであって、前記複数の部品の各々は、少なくとも第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状の内の一つの形状により形成されており、該システムは、
形状により形成された部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、複数の形状における前記第1形状を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とする、前記第1形状の少なくとも一つのセグメントを特定すべく構成された処理手段を備え、
前記処理手段は更に、形状が許容するときは常に、形状により形成された部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における前記第1形状を別の形状に接近して位置決めして切り出し得るべく前記セグメントを改変すべく、且つ、改変されつつある前記少なくとも一つのセグメントを備えた少なくとも前記第1形状を備える自由形態形状により形成された部品の集合体を切り出すための切断経路を提供すべく構成され、
機械の切断ビームは、切断の間において該切断ビームの両側に延在する影響的区域を有し、
前記処理手段は、前記切断経路の前記影響的区域の干渉を特定すべく構成され、
前記処理手段は、前記影響的区域の干渉が減少される如く少なくとも一つの前記第1形状の前記セグメントを改変すべく構成される、
システム。
【請求項９】
ビーム切断デバイスと、制御ユニットと、請求項８に記載のシステムとを備える、一片の材料から数個の部品を機械切断するシステムであって、
前記制御ユニットは、斯く準備された切断経路に従って前記ビーム切断デバイスを制御すべく構成される、システム。
【請求項１０】
実行されたときに、コンピュータにおけるプロセッサが、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実施するコンピュータ・プログラム・コードを備える、コンピュータ・プログラム。
【請求項１１】
コンピュータにおけるプロセッサにより実行されるべく構成されたコード化命令群であって、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行する命令群を表すデータを備える、単一もしくは複数の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム切断技術を用いて薄寸体材料(sheet material)から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備する方法、及び、対応システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一片の材料から部品を切り出す公知の種々の切断技術が在ると共に、本発明は、所謂るビーム切断技術に関する。ビーム切断は、レーザ切断、プラズマ切断、イオンビーム切断、ガスもしくはトーチ切断、ウォータ切断、ペレット切断または空気切断の如く、切断手段として一定種類のビームを有すると定義される。これは、切断手段が、切断刃もしくは回転切削ヘッドの如き機械的部材であるという機械的な切断と混同されるべきでない。
【０００３】
従来、ネスティング部品載置法に基づく加工計画最適化ツール使用して、一片の材料から切り出されるべき部品を配列することは知られている。今日において一般的に使用される如く、ビーム切断技術により切り出される一群の部品は、各々の個別的な部品の回りに完全な輪郭を作成することにより切り出される。各部品は、それが、別体的な部品として切断されると共に、切断の間において隣り合う部品から安全距離を以て位置される如く、構築者により設計される必要がある。斯かる習用的な切断方法によると、部品を何らかの安全距離なしで相互に接近させて載置することは可能でない、と言うのも、この様にすると、切断ビームが同一の切れ目を二回切り込むことで、部品が変形、棄損される虞れがあり、もしくは、許容誤差が満足されない結果となるからである。安全距離のサイズは、使用される材料及び使用される切断技術に依存して変動するが、部品間の通常的な安全距離は、5〜20mmである。
【０００４】
故に、任意の種類のビーム切断技術によっても、廃材による大きな問題があると共に、通常的製造の信頼し得る切断計画は、20〜50％の廃材に帰着する。故に、廃棄材料を減少するためには、隣り合う部品同士の間の距離を最小限とすることが望ましい。
【０００５】
国際特許出願公開公報第WO2011/042058A1号においては、ビーム切断技術を用いて一片の材料から数個の部品を切り出す機械切断のための方法が開示されている。其処に開示された発明は、自由形態形状を備えた部品の集合体を形成する一群の制御規則及び変数を提供し、部品は、隣り合う部品が許容するときは常に、それらの間に切断ビームからの一条の切れ目が見出される様に、相互に対して接近して位置決めされている。この方法は、個別的な部品同士の間における安全距離の必要性を低減することから、部品同士の間における廃棄材料を相当に減少する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、部品の形状が許容するときは常に、隣り合う部品同士の間には、切断ビームからの一条の切れ目の太さのみが見出されるという、ビーム切断技術を利用する可能性を向上させることである。故に、本発明の目的は、自由形態形状の集合体の切断方法を更に向上させると共に、切断プロセスにおける廃材を減少することである。
【０００７】
故に、本発明は、ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備する方法に関する。上記複数の部品の各々は、少なくとも第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状の内の一つの形状により形成される。上記方法は、上記第1形状の少なくとも一つのセグメントであって、部品同士の間に切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記第1形状の部品を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを妨げまたは困難とするというセグメントを特定する段階を備える。妨げまたは困難とするという表現は、部品を棄損もしくは変形させずに部品を切り出すことを困難とすること、または、求められる部品の許容差を維持しないことであると解釈されるべきである。典型的に、いずれにせよ、切断ビームの影響的区域の干渉であって、切り出された部品に対して悪影響を有し得るという干渉が生ずる。上記方法は更に、上記セグメントを改変して、改変済み第1形状を提供する段階を備える。上記改変済み第1形状は、部品の形状が許容するときは常に、部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記第1形状の部品が別の形状に接近して位置決めされて切断されることを当該改変済みセグメントが許容する如く、特定されたセグメントに関して改変されたという改変済みセグメントを備える。上記改変は、典型的に、干渉する影響的区域の悪影響を減少するために行われる。
【０００８】
切断ビームの一条の切れ目の幅に対応する分離距離を以て、２つの隣り合う部品を切り出すことを妨げる斯かる少なくとも一つのセグメントを特定することにより、該セグメントは、部品が切断ビームの一条の切れ目のみを以て分離されることを許容するセグメントへと改変され得る。切断ビームによる一条の切れ目の幅の距離を以て形状を位置決めすることの問題は、先ず、部品を実際に切断するときに生ずるものであり、切断経路を準備するために形状を位置決めする段階の間ではない。
【０００９】
本発明の利点は、それが、切断の間における廃棄材料の量を減少し、切断の間における貴重な処理時間を節約し、且つ、部品の構成及び切断機械のプログラミングの間における貴重な時間を節約し得ることである。
【００１０】
本発明の特定実施例において、上記切断経路は、影響的区域の干渉を減少または最小化すべく適合化される。影響的区域の干渉とは、切断経路が、別の切れ目の影響的区域内で切れ目が作成される如きときに生ずると定義され得る。斯かる切れ目は、切り出された部品に関して悪影響をもたらし得ると共に、本発明の目的は、斯かる悪影響を低減することである。この特定実施例に依れば、部品同士の間に切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記第1形状の部品が別の形状に接近して位置決めされて切り出されることを妨げまたは困難とする上記第1形状の少なくとも一つのセグメントを特定する上記段階は、上記第1形状の上記セグメントを切り出すと、上記切断経路の影響的区域の干渉を引き起こす虞れがある、ということを特定していると定義され得る。
【００１１】
一例として、上記第1形状の上記少なくとも一つのセグメントは、上記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する丸み付きセグメントを備え得る。丸み付きセグメントは、上記形状が別の部品に可及的に接近して(すなわち、隣り合う部品の形状により可能とされるときは常に、切断ビームの一条の切れ目の幅に対応する距離にて)位置されたときに、ポケットの形態の切断経路に帰着し得る。もし上記丸み付きセグメントがビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有するなら、このことは、切り出されつつある部品を棄損せずに切り出すことが困難なほど狭幅のポケットに帰着し得る。
【００１２】
上記セグメントは、上記丸み付き部分(すなわち丸み付きセグメント)を角度的部分または面取り部分と置き換えることにより改変され得る。故に、ポケットによる問題は、回避もしくは低減され得る。
【００１３】
上記セグメントは、上記半径を増大することにより改変され得る。故に、任意の斯かるポケットの延在範囲は、切り出されつつある部品を棄損させずに、または、それに対する影響なしでもしくは容認可能な影響を以て、切り出すことが可能なサイズまで増大され得る。
【００１４】
別の例において、上記第1形状の上記少なくとも一つのセグメントは、上記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する面取りセグメントを備え得る。面取りセグメントは、上記形状が別の部品に可及的に接近して(すなわち、隣り合う部品の形状により可能とされるときは常に、切断ビームの一条の切れ目の幅に対応する距離にて)位置されたときに、ポケットの形態の切断経路に帰着し得る。もし上記面取りセグメントがビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有するなら、このことは、切り出されつつある部品を棄損せずに切り出すことが困難なほど狭幅のポケットに帰着し得る。
【００１５】
上記セグメントは、上記面取り部分を角度的部分または丸み付き部分と置き換えることにより改変され得る。故に、ポケットによる問題は、回避もしくは低減され得る。
【００１６】
上記セグメントは、上記面取り部分の延在範囲を増大させることにより改変され得る。故に、任意の斯かるポケットの延在範囲は、切り出されつつある部品に対する影響なしでもしくは容認可能な影響を以て、切り出すことが可能なサイズまで増大され得る。
【００１７】
上記少なくとも一つのセグメントは、上記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する切欠を備え得る。斯かる切欠は、切り出されつつある部品に対する一切の不都合な棄損(damage)なしで切り出すことが困難なほど狭幅のポケットに帰着し得る。
【００１８】
上記セグメントは、上記切欠を排除することにより改変され得る。これにより、ポケットを切り出すことによる問題は解消され得る。
【００１９】
上記セグメントは、上記切欠の延在範囲を増大することにより改変され得る。故に、任意の斯かるポケットの延在範囲は、切り出されつつある部品に対する影響なしでもしくは容認可能な影響を以て、切り出すことが可能なサイズまで増大され得る。
【００２０】
上記少なくとも一つのセグメントは、上記形状からの突出部を備え得る。斯かる突出部によれば、上記形状を、切断ビームの一条の切れ目の幅に対応する距離にて位置決めして切り出すことが困難とされ得る。もし、単一もしくは複数の突出部が、上記形状から外方への延在範囲であって、ビームの影響的区域よりも小寸であるという延在範囲を有するなら、それらは、切り出されつつある部品に対する一切の不都合な棄損なしで切り出すことが困難なほど狭幅のポケットに帰着し得る。
【００２１】
上記セグメントは、上記突出部を除去することにより改変され得る。これにより、上記形状は、隣り合う部品に対して接近して位置決めして切り出され得ると共に、上記突出部により引き起こされた一切のポケットは除去され得る。
【００２２】
上記少なくとも一つのセグメントは、非直線状ラインを備え得る。斯かる非直線状ラインによれば、上記形状を、切断ビームの一条の切れ目の幅に対応する距離にて位置決めして切り出すことが困難とされ得る。もし、上記非直線状ラインが、上記形状から外方への方向に延在すると共に、この延在範囲がビームの影響的区域よりも小寸であるなら、それは、切り出されつつある部品に対する一切の不都合な棄損なしで切り出すことが困難なほど狭幅のポケットに帰着し得る。
【００２３】
上記セグメントは、上記非直線状ラインを直線状ラインにより置き換えることにより改変され得る。これにより、上記形状は、隣り合う部品に対して接近して位置決めして切り出され得ると共に、上記非直線状ラインにより引き起こされた一切のポケットは除去され得る。
【００２４】
上記少なくとも一つのセグメントは、短縮化されて上記第1形状の延在範囲を少なくとも一つの方向において減少させるセグメントを備え得る。故に、上記第1部品は、所定の薄寸体サイズの材料上に適合配備されて、切断の間に引き起こされる廃材を減少させるべく改変され得る。
【００２５】
上記少なくとも一つのセグメントは、延長されて上記第1形状の延在範囲を少なくとも一つの方向において増大させるセグメントを備え得る。所定の薄寸体サイズの材料は、切断の間に引き起こされる廃材を更に効率的に減少させるべく使用され得る。
【００２６】
上記に説明された如く、切断ビームは影響的区域を有する。影響的区域の延在範囲は、切断されつつある材料、切断されつつある材料の厚み、ビーム切断技術の種類、及び、切断速度などの如き切断ビームの処理変数に依存する。上記影響的区域の延在範囲は、一般的な概略的知見を考慮することにより、または、通常的な実験により、当業者により決定され得る。上記影響的区域の延在範囲は、切断ビームによる一条の切れ目の幅よりも大寸であり得、且つ／又は、切断ビームによる一条の切れ目の幅の３倍よりも小寸であり得る。故に、影響的区域の延在範囲は、切断ビームの一条の切れ目の幅の１〜３倍の範囲内であり得る。影響的区域の延在範囲は、薄寸体材料の厚みよりも大寸であり得ると共に、薄寸体材料の厚みの１０倍未満であり得る。故に、影響的区域の延在範囲は、薄寸体材料の厚みの１〜１０倍の範囲内であり得る。一例として、影響的区域の延在範囲は、切断機械の精度(例えば0.001mm)と、薄寸体材料の材料厚みの１０倍との間の範囲内に設定され得る。
【００２７】
上記方法は、上記少なくとも一つの第1形状の複数のセグメントを特定かつ改変する段階を備え得る。故に、上記少なくとも一つの第1形状における複数の異なるもしくは同様のセグメントが、順次的または同時的に特定かつ改変され得る。
【００２８】
上記方法は、上記複数の形状の幾つかの形状に対して少なくとも一つのセグメントの特定と、上記複数の形状の内の幾つかの形状に対して少なくとも一つのセグメントの改変とを反復する段階を備え得る。故に、集合体を形成する幾つかの形状におけるセグメントが特定かつ改変されることで、切断の間における上記集合体における廃材を減少し得る。
【００２９】
上記方法は、部品の形状が許容するときは常に、隣り合う部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目の太さのみが見出される様に、少なくとも改変済み第1形状を備える集合体における複数の２次元的な自由形態形状を位置決めする段階と、上記集合体における複数の部品を切り出すための切断経路を準備する段階とを備え得る。
【００３０】
上記方法の一実施例において、部品の特定セグメントは、影響的区域の影響から保護されるべきであるとタグ付けされ得ると共に、上記方法は、上記セグメントは、斯かる影響の最小を以て切り出されることを確実とする段階を含む。例えば、上記セグメントは、該セグメントに対し、影響的区域の延長された許容可能なマージンが定義され得る如く、タグ付けされ得る。故に、影響的区域の延長された許容可能なマージンは、切り出されるべき残りのセグメント及び部品に対する影響的区域の対応する許容可能なマージンよりも大きい。換言すると、隣り合う切れ目までの許容された距離は、斯かるタグ付きセグメントに対しては、更に大きくされるものとする。別の例において、任意の斯かるタグ付きセグメントは、他の任意のセグメントまでの通常的な安全距離を以て配置され得る。故に、斯かる場合、タグ付けされないセグメントに対しては、影響的区域の一定の干渉が許容され得る。
【００３１】
上記方法は、形状の自動的な特定のために、コンピュータにおいて実施され得る。例えば、上記方法は、コンピュータ支援設計(CAD)またはコンピュータ支援製造(CAM)のためのツールとして実施され得る。上記方法は、コンピュータ数値制御(CNC)システムにおけるツールとして実施され得る。
【００３２】
本発明は更に、
ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備するシステムであって、上記複数の部品の各々は、少なくとも第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状の内の一つの形状により形成されており、該システムは、
形状により形成された部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状の上記第1形状を別の形状に接近して位置決めすることを困難とする、上記第1形状の少なくとも一つのセグメントを特定すべく構成された処理手段を備え、
上記処理手段は更に、形状が許容するときは常に、形状により形成された部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記第1形状を別の形状に接近して位置決めして切り出し得るべく上記セグメントを改変すべく、且つ、改変されつつある上記少なくとも一つのセグメントを備えた上記少なくとも第1形状を備える自由形態形状により形成された部品の集合体を切り出すための切断経路を提供すべく構成される、システムに関する。
【００３３】
切断経路を準備する上記システムの上記処理手段は、更に、本明細書中に開示された方法を実施すべく構成され得る。
【００３４】
本発明は更に、ビーム切断デバイスと、制御ユニットと、本明細書中に開示された切断経路を準備するシステムとを備える、一片の材料から数個の部品を機械切断するシステムであって、上記制御ユニットは、斯く準備された切断経路に従って上記ビーム切断デバイスを制御すべく構成される、システムに関する。
【００３５】
故に、上記システムは、集合体の形態における部品の切り出しを困難とするセグメントを特定かつ改変することにより、部品の切り出しを向上させるべく使用され得る。これにより、廃材の量、及び、切断時間が減少され得る。
【００３６】
本発明は更に、実行されたときに、コンピュータにおけるプロセッサが、本明細書中に開示された方法を実施することを可能とするコンピュータ・プログラム・コードを備える、コンピュータ・プログラム製品に関する。
【００３７】
本発明は更に、コンピュータにおけるプロセッサにより実行されるべく構成されたコード化命令群であって、本明細書中に開示された方法を構成するという命令群を表すデータを備える、単一もしくは複数の持続的(non-transient)コンピュータ可読媒体に関する。
【００３８】
次に、本発明に関する種々の実施例及び実例が添付図面を参照して記述される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】複数の部品を機械切断するための切断経路を準備すると共に、上記複数の部品をビーム切断により切り出す方法の概略図である。
【図２】当該幾つかのセグメントの各々が、部品同士の間に見出される切断ビームの一条の切れ目のみの距離を以て当該形状が位置決め且つ切断されることを妨げるという幾つかのセグメントが特定されるという形状の一例を示す図である。
【図３】図１に示された複数の形状の結果的な位置決めの一例を示す図である。
【図４】特定されたセグメントが、部品同士の間に見出される切断ビームの一条の切れ目のみの距離を以て当該形状が位置決め且つ切断されることを許容するというセグメントへと改変されたという、図１に示された形状の一例を示す図である。
【図５】図２に示された複数の形状の結果的な位置決めの一例を示す図である。
【図６】丸み付きセグメントが特定され且つ面取りセグメントもしくは角度的セグメントへと改変されたという一群の順位的な幾何学形状を示す図である。
【図７】切欠が特定され且つ該切欠を排除することにより改変されたという一群の幾何学形状を示す図である。
【図８】非直線状ラインが特定され且つ直線状ラインへと改変されたという一群の幾何学形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１においては、複数の部品を機械切断するための切断経路を準備すると共に、ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から上記複数の部品を切り出す方法が概略的に示される。
【００４１】
上記複数の部品の各々は、２次元的な自由形態形状を有しており、このことは、上記形状が、任意の形状であって、特に、矩形状、三角形状などの如き単純な形状には限定されないという形状を有し得ることを意味する。複数の部品の形状は、異なり得るか、同一であり得る。いずれの場合にも、複数の部品の形状は、少なくとも第1形状を備える。
【００４２】
上記方法は、概略的に、少なくとも第1形状を備える２次元的な自由形態形状を一つ以上配備101する段階と、形状により形成された部品の集合化(clustering)を困難とする、上記少なくとも一つの第1形状の少なくとも一つのセグメントを特定102する段階と、特定されたセグメントを改変103して問題を克服する段階とを備える。可能的には、複数の形状の内の一つ以上の形状のセグメントを特定する段階及び改変する段階は、斯かるセグメントがもはや特定されなくなるまで、反復される。その後、部品の形状が許容するときは常に、部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、形状の集合体が形成104され、その後、ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から部品が切り出し105される。
【００４３】
上記少なくとも一つの第1形状の少なくとも一つのセグメントを特定する段階102は、部品同士の間に切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記少なくとも一つの第1形状の部品が別の形状に接近して位置決めされて切り出されることを妨げるセグメントを特定する。典型的には、上記切れ目は、少なくとも一条の切れ目の影響的区域の悪影響に起因して作成されることが阻止される。これは、上記セグメントが、上記複数の部品の内の上記第1部品と別の部品との間におけるポケットであって、切断ビームの影響的区域よりも小さい延在範囲を有するというポケットを生成する如きであるという場合であり得る。
【００４４】
上記影響的区域の延在範囲は、切断されつつある材料、切断されつつある材料の厚み、ビーム切断技術の種類、及び／または、切断速度などの如き切断ビームの処理変数に依存する。上記影響的区域の延在範囲は、一般的な概略的知見を考慮することにより、または、通常的な実験により、当業者により決定され得る。上記影響的区域は、薄寸体材料を貫通して移動かつ切断するときにおける切断ビームの遅れ(lag)に依存し得る。この遅れは、部品の最終的な品質または許容範囲を容認できなくする該部品の変形に帰着し得る。例えばレーザ切断、プラズマ切断などの熱的なビーム切断技術に対し、上記影響的区域は、熱影響区域に対応し得る。熱影響区域とは、切断操作により溶融はされないが自身の微小構造及び特性が変化されたという(金属もしくは熱可塑性樹脂の如き)材料の区域である。熱影響区域の延在範囲に対応する延在範囲を有するポケットを切り出すとき、材料により吸収された熱的エネルギは蓄積されると共に、上記ポケットの領域における材料の温度は上昇する。これは、部品が棄損されて廃材として廃棄される必要が有るという程度まで、ポケットを囲繞する領域における加熱による材料の溶融もしくは変形に帰着し得る。同様に、材料における(例えば、ポケットを切り出すための)穿孔は、該穿孔の回りにおける領域であって、窪み、及び／または、材料特性の局所的変化の形態であるという影響の領域を提供し得る。故に、斯かる穿孔の回りには、切断に影響し得る影響的区域が在る。
【００４５】
斯かるセグメントが特定されたとき、上記方法は、部品同士の間に切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記少なくとも一つの第1形状の部品を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とするという問題を解決する改変済みセグメントを決定する。上記改変済みセグメントは、上記少なくとも一つの第1部品を改変して改変済み第1部品を形成する前に、例えば構築者などの操作者に対して提案され得る。
【００４６】
その後、上記少なくとも一つの第1形状の上記セグメントは改変されて、上記改変済みセグメントを備える改変済み第1形状を提供する。上述された如く、この改変済みセグメントは、それが、部品の形状が許容するときは常に、部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、上記複数の形状における上記改変済み第1形状の部品が別の形状に接近して位置決めされることを許容する如く構成される。典型的に、上記セグメントは、影響的区域の干渉が減少される如く改変される。
【００４７】
典型的に、上記方法は、上記第1形状の複数のセグメントを反復的に特定して改変する段階、すなわち、各部品における数個のセグメント特定及び改変を反復する段階を備える。
【００４８】
上記方法は典型的には、上記複数の形状の内の幾つかの形状に対し、少なくとも一つのセグメントの特定を反復する段階も備え得る。もし、上記複数の形状の内の一つ以上の形状に対し、一つ以上の斯かるセグメントが特定されたなら、上記方法は、斯かる単一もしくは複数の形状の少なくとも一つのセグメントを改変する段階を備える。
【００４９】
少なくとも一つの改変済み形状が提供されたとき、少なくとも改変済み第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状は、部品の形状が許容するときは常に、隣り合う部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目の太さのみが見出される様に、相互に接近して集合体内に位置決めされ、且つ、上記集合体における上記複数の部品を切り出すための切断経路が準備される。
【００５０】
形状の集合体は次に、従前の段階において準備された切断経路に従い、ビーム切断技術により切断される。これにより、切断ビームによる一条の切れ目の幅に対応する距離にて部品が相互から位置決めされることを妨げる少なくとも一つのセグメントを備える最初の一群の部品と比較されたとき、廃材を、及び、多くの場合には切断時間を減少するという様式で、上記薄寸体材料から複数の部品が切り出される。
【００５１】
本明細書中に開示される方法を例証するために、図２には、部品に対する形状201の一例が示される。この部品は、数個の角度的部分、丸み付き部分、及び、切欠を備えた自由形態形状を有する。図中の上部における三角形状の歯部は、示された領域(点線とされた拡大部分参照)における小寸の丸み付きセグメント202による丸み付き縁部を備えている。図中の形状の下側部分には、小寸である横方向(すなわち、横向き)の延在範囲を有する切欠203が配備される。
【００５２】
もし、図２に示された部品に対する形状が、複数の部品における(この場合には類似する)別の部品に対して可及的に接近して位置決めされるべきであれば、上記小寸の丸み付きセグメントは、小寸ポケットであって、部品を変形もしくは棄損すること無くビーム切断技術により切断することが困難であり、または、製造許容差が満足されない部品を提供するという小寸ポケットに帰着する。
【００５３】
故に、図２に示された如き複数の形状が、相互に対して可及的に接近して載置されて切り出されるべきであれば、それらは、相互から、切断ビームによる一条の切れ目の幅に対応する距離にては、載置され得ない。代わりに、信頼し得る切断に繋がる結果的な載置様式は、図３において例証される。この場合、部品の集合体は形成されないので、薄寸体の全体にわたり延在する廃棄材料の枠体が生成される。
【００５４】
図２の形状においては、切断ビームの影響的区域よりも小さい延在範囲を有する(ことから、一つ以上の方向においてビームの影響的区域よりも小さい延在範囲を有するポケットの形成に起因して、集合化の段階おける問題を引き起こし得る)丸み付きセグメント202が特定される。これに加え、ビームの方向の内の一つの方向において、それの影響的区域よりも小さい延在範囲を有する切欠203が、セグメントとして特定される。
【００５５】
これらの問題を克服するために、上記方法は、丸み付きセグメント202を角度的セグメントへと改変することを提案する。上記方法は更に、切欠203を、ビームの影響的区域よりも小さい方向において延長することにより、それを改変することを提案する。
【００５６】
故に、上記形状は、図４に示された形状401へと改変される。この図において、上記形状は、上側部分にては、三角形状の歯部における角度的セグメント402、及び、下側部分にては、ビームの影響的区域よりも大寸の延在範囲を有する切欠403を有する。
【００５７】
故に、図４に示された複数の形状が相互に対し、可及的に接近して、すなわち、ビームによる一条の切れ目の幅の距離を以て、載置されて切り出されるべきであるなら、結果的な切断計画は、図５に示される。今や、形状は、切断ビームによる一条の切れ目のみを切り込むことにより分離されることで、隣り合う部品間の廃棄材料が最小限度に抑えられ得るという集合体として載置され得る。これに加え、複数の部品を切り出すための時間は、図３に示された例と比較して短縮される。示された例において、材料の節約は8.6％であり、且つ、切断時間は20％だけ短縮された。
【００５８】
図６、図７及び図８には、種々のセグメントの特定及び改変の例が示される。図６においては、丸み付きセグメント601(a)の順位的改変の例が示される。第1に、上記丸み付きセグメントは、この場合には直角である角度的部分602(b)へと改変されることが提案される。もしこのことが、例えば、切断の観点、または、機能的(構成的)な観点から、受け入れられないのであれば、上記丸み付きセグメントを面取りセグメント603(c)と置き換えることが提案される。もしこのことが、例えば、切断の観点、または、機能的(構成的)な観点から、依然として受け入れられないのであれば、上記丸み付きセグメントの半径を、ビームの影響的区域よりも相当に大きいサイズまで増大することが提案される。
【００５９】
図７においては、切欠701の形態であるセグメントの別の例が特定されると共に、例えば、切欠701を直線状ライン702により置き換えるなどして該切欠を排除することにより上記セグメントを改変することが提案される。もしこのことが、例えば、切断の観点、または、機能的(構成的)な観点から、依然として受け入れられないのであれば、上記切欠の延在範囲を、ビームの影響的区域よりも相当に大きいサイズまで増大することが提案される。
【００６０】
図８においては、非直線状ライン801の形態のセグメントの例が特定されると共に、上記非直線状ラインを直線状ライン802により置き換えることで、上記形状は、隣り合う部品に対し、切断ビームによる一条の切れ目の幅の距離を以て位置決めされると共に、信頼し得る切断結果を以て切り出され得ることが提案される。
【００６１】
ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備するシステムは、本明細書中に開示された方法を実施すべく構成されたコンピュータ内のプロセッサを備える。
【００６２】
上記コンピュータは、上記プロセッサが上記方法を実施することを可能とするコンピュータ・プログラムを実行することにより、本明細書中に開示された方法を実施すべく構成され得る。上記コンピュータ・プログラム・コードは、持続的コンピュータ可読媒体内に含まれ得る。故に、上記持続的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ内のプロセッサにより実行されるべく構成されたコード化命令群であって、本明細書中に開示された方法を構成するという命令を表すデータを備える。
【００６３】
上記システムは、ビーム切断デバイス及び制御ユニットを備え得、上記制御ユニットは、この様に準備された切断経路に従って上記ビーム切断デバイスを制御すべく構成される。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備する方法であって、前記複数の部品の各々は、少なくとも第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状の内の一つの形状により形成されており、該方法は、
少なくとも一つの第1形状の少なくとも一つのセグメントであって、部品同士の間に切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における前記少なくとも一つの第1形状の部品を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とするというセグメントを特定する段階と、
前記少なくとも一つの第1形状の前記セグメントを改変して、部品の形状が許容するときは常に、部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における改変済み第1形状の部品が別の形状に接近して位置決めされて切り出されることを改変済みセグメントが許容する如く構成されたという改変済みセグメントを備える改変済み第1形状を提供する段階と、
を有する、方法。
〔態様２〕
機械の切断ビームは、切断の間において該切断ビームの両側に延在する影響的区域を有し、
部品同士の間に前記切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における前記少なくとも一つの第1形状の部品を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とするという少なくとも一つのセグメントを特定する段階は、前記切断経路の前記影響的区域の干渉を特定する段階を含む、態様１に記載の方法。
〔態様３〕
前記少なくとも一つの第1形状の前記セグメントを改変して改変済み第1形状を提供する段階は、前記影響的区域の干渉が減少される如く前記セグメントを改変する段階を含む、態様２に記載の方法。
〔態様４〕
前記第1形状の前記少なくとも一つのセグメントは、前記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する丸み付きセグメントを備える、態様１または２に記載の方法。
〔態様５〕
前記第1形状の前記少なくとも一つのセグメントは、前記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する面取りセグメントを備える、態様１から４のいずれか一態様に記載の方法。
〔態様６〕
前記少なくとも一つのセグメントは、前記切断ビームの影響的区域よりも小寸の延在範囲を有する切欠を備える、態様１から５のいずれか一態様に記載の方法。
〔態様７〕
前記少なくとも一つのセグメントは、非直線状ラインを備える、態様１から６のいずれか一態様に記載の方法。
〔態様８〕
前記少なくとも一つの第1部品を改変して前記改変済み第1部品を形成する前に、前記改変済みセグメントを操作者に対して提案する段階を有する、態様１から７のいずれか一態様に記載の方法。
〔態様９〕
部品の特定セグメントは、影響的区域の影響から保護されるべきであるとタグ付けされ得ると共に、
当該方法は、前記セグメントは、斯かる影響の最小を以て切り出されることを確実とする段階を含む、態様１から８のいずれか一態様に記載の方法。
〔態様１０〕
ビーム切断技術を用いて薄寸体材料から複数の部品を機械切断するための切断経路を準備するシステムであって、前記複数の部品の各々は、少なくとも第1形状を備える複数の２次元的な自由形態形状の内の一つの形状により形成されており、該システムは、
形状により形成された部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、複数の形状の前記第1形状を別の形状に接近して位置決めして切り出すことを困難とする、前記第1形状の少なくとも一つのセグメントを特定すべく構成された処理手段を備え、
前記処理手段は更に、形状が許容するときは常に、形状により形成された部品同士の間には切断ビームの一条の切れ目のみが見出される様に、前記複数の形状における前記第1形状を別の形状に接近して位置決めして切り出し得るべく前記セグメントを改変すべく、且つ、改変されつつある前記少なくとも一つのセグメントを備えた少なくとも一つの前記第1形状を備える自由形態形状により形成された部品の集合体を切り出すための切断経路を提供すべく構成される、システム。
〔態様１１〕
機械の切断ビームは、切断の間において該切断ビームの両側に延在する影響的区域を有し、
前記処理手段は、前記切断経路の前記影響的区域の干渉を特定すべく構成される、態様１０に記載のシステム。
〔態様１２〕
前記処理手段は、前記影響的区域の干渉が減少される如く前記少なくとも一つの第1形状の前記セグメントを改変すべく構成される、態様１１に記載のシステム。
〔態様１３〕
ビーム切断デバイスと、制御ユニットと、態様１０に記載のシステムとを備える、一片の材料から数個の部品を機械切断するシステムであって、
前記制御ユニットは、斯く準備された切断経路に従って前記ビーム切断デバイスを制御すべく構成される、システム。
〔態様１４〕
実行されたときに、コンピュータにおけるプロセッサが、態様１から９のいずれか一態様に記載の方法を実施することを可能とするコンピュータ・プログラム・コードを備える、コンピュータ・プログラム製品。
〔態様１５〕
コンピュータにおけるプロセッサにより実行されるべく構成されたコード化命令群であって、態様１から９のいずれか一態様に記載の方法を有する命令群を表すデータを備える、単一もしくは複数の持続的コンピュータ可読媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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