型件圓鋸的控制的製作方法
2023-06-02 02:10:01
專利名稱：型件圓鋸的控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是對型件切割圓鋸的控制設備，包括一個給用戶展示運行數據的圖表式輸出單元、一個輸入工件尺寸的接口、一個與輸出單元和輸入接口相連接並控制圓鋸運行數據的控制電腦。本發明還包括一個配備了上述控制設備的型件圓鋸和控制型件圓鋸的方法。
背景技術：
型件圓鋸適用於切割木質材料、實木、人造材料或輕質金屬材料的大型號工件板， 生產多種預定尺寸的切割件。型件圓鋸在結構上有如下不同，一種是將工件固定在送料車上，車朝著繞固定軸旋轉的鋸片行進；或者是將工件固定，圓鋸片朝工件移動來進行切割。 還有一種型件圓鋸也被稱作是板鋸，其結構是將鋸片設置在工件上方，切割時將鋸片向下壓向工件臺。原則上型件圓鋸在切割時可以達到很高的切口精度。用戶使用的時候是依照止推軌道或者工件臺上的其它參照點來進行精確角度的切割，或者使用止推夾具確定鋸片相關的平面定義尺寸。為了能達到切割精度，操作者需要不斷調整止推軌道或止推夾具並正確安放工件，才能使切割能按照預設的切口精度進行。DE3406904A1中介紹的圓鋸，使用雷射標記設備來投影工件表面切口的進程。這樣的設計可以在切割之前就能注意到類似節孔等暇疵。但是它並不能幫助操作者按照預定切割方案來標識工件，例如將工件按切割圖以某個邊為基準安放到止推軌道。EP136^77B1中介紹的圓鋸有數據輸入部分、存儲和運算單元以及顯示單元。顯示單元上顯示的數值是通過對讀入數據進行運算後得到的，依此可以對可移動的止推桿進行調節定位，進行斜切。該設計方案省卻了用戶在進行斜切時手工計算的步驟。但是關於如何在工件臺上正確安放板材方面的工序，該方案並未給出任何改進。在許多應用中會遇到大尺寸的工件，例如要在一個3X2米的半成品上進行多次切割。在這種情況下，最好能充分利用物料，儘量減少不必要的切口。為此目的，要能輸入用戶預定的尺寸，對物料分割進行優化，最大限度地減少誤鋸。對這樣的切割原則上要有一個預先給定的並要遵守的切割標準，以便切割能儘量多地與外緣平行，必要時也包括斜鋸和穿插工件切割的情況。為獲得預設的工件切片，切割須依次進行。計算、定位、物料和切割件的安放以及止推夾具的調整等都需要一定的時間，這會影響工序的總進程。如果進程出錯、鋸次顛倒、切割件錯放或錯位，將導致切割缺陷。
發明內容
本發明旨在改善切割進程和操作安全，提高工作效率。本發明可以實現上述目標。控制電腦可以計算從接口輸入的工件尺寸數據，決定將工件安放到型件圓鋸工作檯的什麼位置，所有這些標識定位和安放的數據都以圖表的形式展示給操作人員。本發明的控制設備可以在切割之前在圖表式顯示單元上簡明地向操作人員展示物料和切割件的定位和安放。所謂物料是指尚未切割的半成品材料，通常是符合商用標準的大尺寸板材。切割件是指對上述物料進行了至少一次切割已符合要求尺寸或還要進行一次或多次後續切割才能符合要求尺寸的工件。本發明中物料及切割件的定位是指，為能按照預定尺寸切割，物料及切割件在工作檯上相對於鋸片所應處的位置。本發明中的安放是指調整物料或切割件，使其與靠放的止推面軸垂直，特別是為了準確按預定尺寸切割時安放在止推軌道上的物料或切割件。本發明中的圖表式顯示單元是顯示屏，固定在控制設備上並與控制設備連接。凡配備了本發明中控制單元的圓鋸，都可以裝配並固定此顯示單元。本發明的控制設備不僅能計算多個切割件在物料上的分布，還能高效地簡化切割進程，能在依次切割中向用戶展示每次切割物料和切割件的定位和安放。在物料/切割件準確定位並安放正確後，操作人員發出開始的信號，控制電腦才開始執行切割。特別是可以在顯示單元上設置，是顯示工作檯和止推邊的示意圖或是實景圖，用以監測一定大小的物料在工作檯上是否已按照預定的位置安放。還可以顯示鋸片和鋸槽的位置、要完成的鋸縫， 如需要，還可以顯示下一步要進行的切割或者已經完成的切割。通過顯示單元，還可以顯示整個或部分型件圓鋸以及包括物料或切割件在內的示意圖或實景圖。在第一種常用的設計中，有一個用於輸入物料尺寸的用戶數據接口，用戶可以將尺寸以數字的形式輸入。在這種改進的設計中，預定的尺寸可以直接經由設備上的用戶接口輸入，加工所需的單塊板材可以依次輸入。用戶接口可以是鍵盤或類似的設備，為了保證在揚塵嚴重的木材加工場所設備的可靠性和操作安全性，也可以使用與顯示單元做在一起的觸控螢幕。作為選擇或擴展，在改進的設計中還考慮到接口可以與其它外部源數據接口配接並能讀取尺寸數據，特別是與CAD-CAM製圖電腦的配接。為此，本發明的設備配備了能與分立的製圖電腦相連接的標準數據接口。製圖電腦可以在製圖過程中將生產某產品(如櫥、 桌子等類似產品)的部件的尺寸數據傳送給控制電腦，由控制電腦計算出各物料/切割件的定位和安放。在另一種設計中，控制電腦可以對物料上多個切割口依次計算出各自的工件定位和/或安放。每次切割完成後，將下一次切割的數據圖表式展示在屏幕上。有了這種改進的設計，工作進程將加快，多次切割將依次進行，每次切割之後，操作人員都可在屏幕上看到下次切割工件的定位和安放信息。如前所述，顯示屏上將顯示工作檯和工件的示意圖或實景圖。更方便的是，控制電腦可以計算出下一次切割止推夾具所處的位置，在屏幕上顯示並控制激發器向正確位置移動止推夾。通過對位置和安放的計算，操作人員可簡便地調整止推夾。下次切割的數據直接顯示在屏幕上，只要可以藉助激發器來移動，止推夾便可自動行駛到預定位置。止推夾具特別是指一種安裝在止推軌道上並能沿該軌道移動的夾具， 夾具上有一個止推面，與軌道處的工件臺垂直。
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在另外一種常用的設計中，控制電腦在第一道工序時可以計算在接下來的切割中有多少平行切割並將所需的位置和/或安放數據顯示在屏幕上；在第二道工序時可對第一道工序後的後續切割所需的位置和/或安放數據進行計算並在屏幕上顯示。這一設計可以在許多應用中加快工作進程，用戶無需過多地搬動物料，可以選擇將所有平行切割在第一道工序完成，剩下來的部分用來進一步分割。作為選擇或進一步的擴展可做如下設計，控制電腦可以a.在第一道工序時計算出第一塊要裁下的工件切口對應的位置和/或安放數據並在屏幕顯示；b.在第二道工序時計算出要在第一道工序裁下的工件上進行斜切的至少一道切口相對於第一條切縫的角度，計算斜切口在工件上的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示；c.在第η-道工序時計算出下一塊要裁下的工件切口對應的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示；d.在第n+1-道工序時計算出要在上一道工序裁下的工件上進行斜切的至少一道切口相對於上一條切縫的角度，計算斜切口在工件上的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示；e.重複C.和d.，直到完成所有切割件。這項設計避免需為完成下一個加工工序而大量堆放未完成的半成品切割件，可以直接開始切削加工。換言之是要以最快的方式切割出既定尺寸的切割件。這樣做不需要多次對工件進行定位和移動，減少可能造成的切割件邊緣損壞，因為切割件是可以一氣完成， 並且馬上從工作檯移除的。如果控制電腦有上面所述的兩種加工順序，特別是當電腦和用戶數據輸入接口相連接時，用戶可以自己選擇，究竟採用第一種還是第二種加工順序。有了這項擴展，用戶便可以根據歸放要求和鋸口的數量或者必要時根據所要加工的物料的重量和易損性來衡量， 是採用哪種順序。當然首先是要有分立的數據接口或有上面所述的用戶數據接口的情況下，才能輸入工序參數和物料尺寸，才能選擇加工順序。此外，控制電腦還可以給有鋸口的切割件編號，將編號與位置和安放數據對應起來並在屏幕上顯示。甚至可以將物料的鋸口按照工序進程編號並在屏幕顯示。有了這項措施，足以滿足給大量要加工的切割件清楚地編號，每個切割件都可以有個編號，可以用數字，也可以用字母或者是數字和字母的組合，並標識在屏幕上顯示的相應切割件上。編號可以標識在物料/切割件的一個或多個邊上，當此編號直接顯示在工件的實景圖上時，標識會很清晰直觀。此種標識還可以以用戶便捷形式進行，可以標識所有要切割的切割件，必要時除工作檯之外設計虛擬存放庫，標識庫存的切割件，這樣用戶可以隨時查看要切割的工件。在另外一種常用的設計中，控制電腦通過激發器與鋸片和工件之間的進料速度設備相連接，由此可以計算鋸片進/出工件的位置，限定鋸片進/出工件時的速度(相對於切割速度)。此項擴展可以在必要時根據偵測或物料/切割件的位置修正信號決定是否開始切割，進而調節進鋸速度。這種在鋸片進/出工件時的降速和復原的設置可以改善切割質量，可以防止工件在加工處出現爆鋸。特別值得指出的是，在本發明的控制設備中，不需要在工件的邊緣加裝傳感器，切割的順序和工件的位置和安放都已輸入到電腦中，電腦可以控制各工序的進程，根據鋸片的運行便可以計算出邊緣的位置，從而在邊緣處也能夠精確切割。在另一種常用的設計中，如果要進行斜切割，控制電腦可以根據工件尺寸計算出止推夾具和/或止推軌道應處的位置，並給用戶展示在屏幕上。這項擴展解決了切割中的一個特殊的難題，因為一般的型件圓鋸都要操作人員自行精確計算。對斜切割來說，鋸片要以繞水平軸轉過的一定角度行進，或者是以與工件靠放邊緣或工件邊緣不垂直的方向行進，或者以以上兩種情況行進。為了能正確無誤地切割出預定尺寸的工件，需要考慮多個幾何角度和尺寸。本發明減輕型件圓鋸用戶的工作，用戶可以將所需要的斜角和斜度直接輸入，控制電腦就可以在顯示屏幕給出切割所需要的止推夾的位置參數或止推軌道應安放的偏角值。還要指出，如果止推夾/止推軌道是通過激發器來驅動的，控制電腦可以根據這些數據藉助激發器自動執行。在另一種常用的設計中，圖表式顯示單元裝配了可活動的顯示屏，屏幕裝在可轉動的軸上，控制電腦與一個角度測量傳感器相連接，可以偵測確定顯示屏的位置。控制電腦可以將工件在工作檯上的位置/安放結合操作人員對屏幕的視角顯示出來，操作人員處於屏幕前方，在角度傳感器和電腦調節可及的範圍。在很多應用場合，操作人員希望有在型件圓鋸旁或周圍有幾個不同的操作位。為了操作人員在每個位置都能看到屏幕，要轉動屏幕， 使每個操作位的視線與屏幕大致垂直。為了能讓操作人員看清楚每個不同的加工工序，因此需要調節屏幕的高度，並讓屏幕可以在工作檯上移動。為此屏幕要在工作檯上安裝可動裝置，比如導槽、軌道、可轉臂或類似的裝置等。為了在這種裝置上給用戶提供直觀真實的顯示結果，屏幕上顯示操作人員對工作檯和圓鋸相符的視角，這是根據操作人員的位置和屏幕的轉角來計算的。當屏幕在不同操作位之間移動時(平移和/或轉動)，屏幕更容易的顯示所安排的工件位置/安放。屏幕的定位和調整是通過一個角度傳感器來實現的。傳感器可作為掃描裝置安裝在屏幕和固定的機械部分之間，可以是旋轉電位器式的角度傳感器和/或線性位移器等同類部件，也可以是一個圖象捕捉器(例如和圖像處理單元相連接的數字攝像機)，可以根據捕捉到的圖像(機器、機器的部分以及屏幕)來調節屏幕的位置和方向。在接下來的常用設計中，安排了一個與控制電腦相連接的標籤設備。該設備可以為物料或切割件貼上作為標記的標籤，電腦同時會將此標籤在屏幕上顯示。標籤設備可以根據用戶需要自由移動。本發明的型件圓鋸還包括一個工件臺和一個圓鋸片，鋸片可以在工件臺上按照前述的控制方案移動。接下來是本發明對型件圓鋸的控制方案，包括如下步驟a)在控制電腦的用戶數據接口輸入工件尺寸；b)電腦計算將要進行的切口的位置和安放數據；c)在顯示屏上顯示工件在工作檯上的位置和/或安放；d)進行切割，必要時切割要按照工件位置和定位的校正信號進行；e)必要時重複步驟C)和d)，直到加工完所有切割件。
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以上控制方案可進行擴展，可選擇按照第一種順序先切割所有平行切口，將未完成的工件堆放；或者選擇按照第二種順序，藉助於已完成的一個或多個切口(特別是與平行切口垂直的切口)完成斜切，或者在第一道工序將整個切割件裁下，然後藉助於已完成的一個或多個切口(特別是與第一道工序完成的切口垂直的切口)完成斜切，必要時多次重複第一和第二道工序，直到所有切割件加工完畢。以上加工順序要由用戶選擇方可進行。控制方案還可擴展，可向用戶展示切割所需要的止推夾的位置和/或將止推夾推向其正確位置。
可以用如下圖形展示一種常用設計圖1-8 —種物料加工工序的實景順序圖；圖9-13根據本發明的第一種順序分割物料的實景順序圖；圖14-18根據本發明的第二種順序分割物料的實景順序圖；以及圖19-21斜角切割的實景順序圖。
具體實施例方式圖1所示的是「分割定型」程序時的屏幕顯示圖，展示了一塊3000x2000毫米的物料板10，要從上面切割下一塊1500x1400毫米的切割件20。從工件的邊緣可以看到尺寸， 還可以看到標識為細線的將要切割的鋸口 31-34。為了能使切割件所有的邊緣工整，可以看到兩條修邊切割31、33，將從對應的邊緣分別切割下一條很窄的邊。所切下的窄邊寬度要足夠，使其不能從鋸槽中漏下掉到型件圓鋸上。如果操作人員按下「開始」按鈕，屏幕上將展示如圖2的圖像。在圖2中看到的是鋸槽40、工作檯50和止推軌道60。物料10所處的位置和安放對應第一道修邊鋸口 31，工作檯40和止推軌道60的物料安放情況也會被顯示。在圖3中展示的是，物料板將沿方向A靠近鋸槽安放，通過移動圓鋸片70可進行修邊切割。在接下來的圖4中，將看到工件被從位置A向右推，以進行修邊切割32。圖5展示的是修邊切割31之後情況，左邊被切下的部分21已經沒用了並且可以往左上方推回工作檯50。接下來會向操作人員展示，將右邊的工件22後拉然後旋轉90°， 然後會看到旋轉後的工件22。正如在圖6中看到的一樣，接下來會告知操作人員，將工件22的另外一條邊23靠在止推軌道上，進行修邊切割33。此時工件將由滑板80a-c推向左邊，直到鋸槽中的傳感器偵測到要修的邊緣，然後向右移動一定的距離，進行修邊切割33。接下來將看到工件被重新推向右邊，進行第二次修邊切割34，至此完成了切割件20。圖9展示的是如何從一塊大的物料板110分割出多塊切割件的圖紙。在屏幕的右下角可以看到一個箭頭100a，其方向指向右上方，表示操作人員選擇的是第一種順序的切割方案。
如圖10所示，在第一種順序的切割方案中，將要首先進行修邊切割131以及右邊的板材上另外三條與修邊切割平行的切割132-134，可以看到由此而產生的板條120-122 將存放在虛擬倉庫中。所需的加工步驟會展示給操作人員，如果操作人員按看到的數據完成了在軌道160上定位和安放的步驟，下面的步驟將會自動完成。接下來的圖11展示了物料板轉了 90°，又被安放到止推邊160上，通過平行切割將板截開，至此切割件123、IM才告完成，在圖12中將看到它們被存放在成品庫中。然後會告知操作人員再將工件轉90°並靠放到止推邊，接下來將進行鋸口 135a-g的切割，以最後完成切割件。最後要將虛擬倉庫中暫存的板條120-122重新放到工作檯上，並指示操作人員切割板條，完成最後切割件。此處所需的步驟同樣會向操作人員展示，如果操作人員按照圖示的數據完成定位和安放，其餘步驟可自動完成。圖14中展示的是同樣一塊物料板的相同分割，但使用第二種加工順序。加工順序由操作人員來選定並用屏幕右下角的箭頭來表示，箭頭IOOa指向左上方。如圖15所示，在第二種加工順序中，和第一種順序中一樣，首先裁下板條120，但接下來並不進行平行切割，而是將工件125直接經左向上放回到工作檯上。如圖16中所示， 按照屏幕上的指示，將前面裁下的板條120轉90°，藉助滑板將其切割成成品切割件120a、 b，如圖17所示，對板條121重複上面的工序，按照屏幕上的指示，將板條切割成成品切割件，見圖17和18。圖19展示的是如何加工一塊三角形的切割件220。操作人員要首先給出切割件的角度和尺寸，必要時還要給出其它特徵值，如厚度、材料等，可以通過輸入工件的幾何形狀/ 外形資料來滿足這些條件。如果物料板不夠裁出工件，將以彩色信息提示操作人員。控制電腦將根據輸入的工件尺寸計算調整機器的數據並展示給操作人員，對標尺和止推夾的數據為290a、b。操作人員根據此數值調整標尺和止推夾，切割工件。在圖20中操作人員將看到可轉動的止推軌道261的位置以及它的調整數據，還可以看到工件210的位置和在軌道上的安放數據。圖21展示了進行第二道切割的情形，經過這道切割則可完成工件。
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權利要求
1.一種型件圓鋸控制設備，包括-一個用於向用戶展示運行數據的圖表式顯示單元； -一個用於輸入工件尺寸的輸入接口；-一個與顯示單元和輸入接口相連接，用來控制圓鋸運行數據的控制電腦， 由此，控制電腦必須能夠-計算從輸入接口得到的工件尺寸數據，決定工件在圓鋸工作檯上的位置和/或安放，並且-將結果數據傳給顯示屏， 圖表式的數據結果要能夠展示給用戶。
2.如權利要求1所述之控制設備，為方便用戶以數字的形式輸入工件尺寸，數據輸入接口上要有用戶輸入口和/或數據接口，以便與外部數據源連接，特別是可以從CAD-CAM製圖電腦讀取數據。
3.如前述權利要求其中一項之控制設備，控制電腦要能夠計算在一個工件上依次進行的多個切口所需的各位置和/或安放數據，每次切割完成後，在顯示屏上展示下一個切口所需要的數據，並且/或者計算下一個切口所需的止推夾位置，在顯示屏上顯示，並且/或者控制激發器，將止推夾推向正確位置。
4.如前述權利要求其中一項之控制設備，在按照第一種順序切割時，控制電腦能在第一道工序時計算出下面要依次進行的平行切割所需的各工件的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示，在第二道工序時計算接下來要依次進行的平行切割所需的各工件的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示。
5.如申請專利範圍之前所述其中一項之控制設備， 控制電腦要能夠a.在第一道工序時計算出第一塊要裁下的工件切口對應的位置和/或安放數據並在屏幕顯示；b.在第二道工序時計算出要在第一道工序裁下的工件上進行斜切的至少一道切口相對於第一條切縫的角度，計算斜切口在工件上的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示；c.在第η-道工序時計算出下一塊要裁下的工件切口對應的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示；d.在第n+1-道工序時計算出要在上一道工序裁下的工件上進行斜切的至少一道切口相對於上一條切縫的角度，計算斜切口在工件上的位置和/或安放數據並在屏幕上顯示；e.重複c.和d.，直到完成所有切割件。
6.如權利要求4和5所述之控制設備，要有一個用戶輸入接口，接口要與控制電腦相連接，用戶要能通過輸入接口選擇，是按照權利要求7定義的加工順序進行還是按照權利要求8定義的順序進行。
7.如前述權利要求其中一項之控制設備，控制電腦要能夠對每一塊切割的工件進行編號，並將編號、每塊切割件相應的位置以及安放數據顯示在屏幕上。
8.如前述權利要求其中一項或權利要求1前序部分所述之控制設備，控制電腦與一個控制鋸片和工件之間的進車速度的激發器相連接，用來計算鋸片進/出工件的位置，限制鋸片進/出工件時的速度(相對於切割速度)。
9.如前述權利要求其中一項之控制設備，控制電腦要能夠在斜切時能夠根據工件尺寸計算出止推夾和/或止推軌道的位置，並能將結果在屏幕上顯示。
10.如前述權利要求其中一項之控制設備，圖標式顯示單元要能夠移動，特別是要能繞軸轉動；控制電腦要與傳感器(特別是角度傳感器)相連接，能控制屏幕的位置和轉位；控制電腦要能根據操作人員對屏幕的視線方向相應地在屏幕上展示工件在工作檯上的位置和/或安放，操作人員處在屏幕前的轉角可調範圍。
11.如前述權利要求其中一項之控制設備，要有與控制電腦相連接的標籤設備，能夠對物料或切割件用標籤進行標識，控制電腦要能將標籤在屏幕上顯示並對物料/切割件歸類。
12.一種包括工件臺和圓鋸片的型件圓鋸，鋸片可以相對於工件臺移動並受上述要求之一的控制設備控制。
13.一種型件圓鋸的控制方法，包括a.從控制電腦的用戶輸入接口輸入工件的尺寸；b.通過控制電腦計算要進行的切口的位置和安放；c.在圖標式用戶接口上顯示工件在工作檯上的位置和/或安放；d.進行切割，必要時根據工件定位和位置的修正信號進行；e.必要時重複步驟c)和d)，直到完成所有切割件。
14.如權利要求13所述之控制方法，-要麼在第一道工序中先依次進行多個平行切口的切割，將未完成的中間件存放，在第二道工序中依照一個或多個切口(特別是與平行切口垂直的切口)進行斜切，或者-在第一道工序中先將切割件從物料板裁下，在接下來的第二道工序中依照一個或多個切口(特別是與第一道工序留下的切口垂直的切口)進行斜切；必要時多次重複第一和第二道工序，直到完成所有切割件。以上加工順序要由操作人員選擇方可進行。
15.如權利要求13或14所述之控制方法，必須向操作人員展示切口所需要的止推夾的調整數據，並且/或者止推夾可以推向該位置。
全文摘要
本發明涉及的是關於型件圓鋸的控制設備，包括一個向用戶展示運行數據的圖表式顯示單元、一個用於輸入工件尺寸的輸入接口和一個與顯示單元和輸入接口相連接，用來控制圓鋸運行數據的控制電腦。本發明中的電腦用以計算從輸入接口得到的數據，決定工件在圓鋸工作檯上的定位和/或安放，並將數據結果輸出給顯示單元，讓用戶對工件的位置和安放一目了然。
文檔編號B27B5/065GK102427919SQ201080021698
公開日2012年4月25日 申請日期2010年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者W·阿爾坦道夫 申請人:威爾海姆-阿爾坦道夫兩合公司