Método, sistema y software para la generación de múltiples contornos de paso y por lo tanto el control de una máquina soplete de control numérico (NC) para cortar una parte con la preparación de la soldadura.

Método de controlar una máquina de control numérico (CN) (10) que tiene una sola herramienta de corte (12) para cortar de una lámina una pieza con preparación para la soldadura,

que comprende:

) combinar parámetros de preparación para la soldadura (822) con una descripción electrónica de la pieza (820.1) en un editor de geometría (811) para formar un archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) que incluye al menos la geometría bidimensional original de la pieza y los detalles de la soldadura incorporados con cada entidad y/o movimiento definido en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820), en el está definida una línea por entidad, que contiene coordenadas que incluyen un punto inicial, un punto final, un centro y al menos seis parámetros que definen la preparación para la soldadura;

y caracterizado por:

b) convertir el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) en varios trayectos del cortador (824) a suministrar a la máquina de CN, utilizables para controlar la máquina de CN (10) para cortar la pieza con al menos un bisel basándose en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820), la conversión que comprende separar entidades conectadas de forma continua definidas en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) en segmentos de definición de bisel constante, y crear hasta otros tres trayectos que representan contornos paralelos separados que incluyen desplazamientos de corte de dichos segmentos, y el control que comprende mover la herramienta de corte en el plano XY, girar la herramienta de corte, y/o inclinar la herramienta de corte;

c) proporcionar a la máquina de CN con los varios trayectos del cortador (824);

d) instruir a la máquina de CN con los varios trayectos del cortador (824), para cortar la pieza de la lámina; y

e) controlar la máquina de CN para realizar los varios trayectos del cortador por la única herramienta de corte para cortar a lo largo del segmento de línea, cada uno de los varios trayectos del cortador siguiendo un contorno separado pero paralelo a lo largo del segmento de línea.

Método, sistema y software para la generación de múltiples contornos de paso y por lo tanto el control de una máquina soplete de control numérico (NC) para cortar una parte con la preparación de la soldadura.

[0001] El corte de acero con soplete ha estado disponible desde principios del siglo XX. Típicamente éstos eran sopletes de oxiacetileno y podían cortar acero hasta doce pulgadas y más. Los sopletes se sostenían con la mano. Durante los años sesenta, los sopletes eran sostenidos mediante una máquina que seguía Instrucciones XY en un simple lenguaje de comandos geométricos. Esto es conocido como "Control Numérico " o "CN", y una máquina de CN movía el soplete para cortar formas simples. Este corte se conoce como oxicorte o corte a la llama, y una representación de una disposición mecánica de un único soplete moderno típica 10, que incluye un único soplete 12 y un Controlador de CN 14, se muestra en la FIG. 1. En los años setenta, se introdujo el corte por arco de plasma, que usaba gas ionizado que usaba gas Ionizado para portar un arco eléctrico para fundir el metal a temperaturas muy elevadas. Este era más rápido que el oxicorte a espesores hasta una pulgada, y los tiempos de ejecución de la pieza se redujeron en gran medida. Las tecnologías de corte incluyen ahora el chorro de agua y el láser.

[0002] Para aplicaciones de corte de acero, el mercado ha deseado utilizar los sopletes para cortar el acero en ángulo con la vertical y preparar así los bordes de la chapa para el siguiente proceso de ensamblaje, el de la soldadura. Esta preparación del borde también se conoce como biselado. Como la chapa cortada frecuentemente se suelda, una máquina que prepare componentes listos para soldar ahorraría tiempo en el proceso de fabricación. Este biselado podría eliminar un paso completo de preparación del borde manual o semimanual usando amoladoras o máquinas pequeñas que daría lugar a ahorro de tiempo. A lo largo de los años se han desarrollado diversas soluciones de biselado.

[0003] Una solución es un soplete oxiacetilénico de tres cabezales 20 que tiene tres sopletes en una disposición tal como la que se muestra en la FIG. 2. Con tres sopletes 22 cortando una chapa 24 simultáneamente, se crea un borde biselado con triple corte en una sola pasada. Los sopletes 22 están separados de la chapa 24, y es importante tener en cuenta que aunque, en principio, estos cabezales de oxicorte pueden girar sin límite, las mangueras de suministro de gas se enrollarían alrededor del cabezal giratorio y limitarían prácticamente los sopletes a una vuelta y media en cada sentido. El giro de los sopletes es necesario debido al uso de tres sopletes en plano. El uso de un único soplete no requiere el giro, y los recientes dispositivos de sujeción de sopletes únicos no giran. No girar tiene ventajas y es deseable, en general. La solución de triple soplete es difícil de programar, el soplete central es siempre vertical (es decir, alineado con un eje de inclinación vertical 26), y la solución global ha sido muy cara.

[0004] En la actualidad, ninguna de las soluciones de biselado ha sido plenamente satisfactoria por diversas razones. Generalmente, han sido demasiado complejas de utilizar, los planos necesarios han sido preparados de forma especial, y/o llevan horas de programación manual para elaborar un programa de bisel, por ejemplo. Un problema agudo era que la información del bisel estaba separada del plano de la pieza y no había una forma sencilla de comunicar la información requerida relativa a la preparación para la soldadura de la persona que estaba cualificada y autorizada a suministrar la Información al programador del CN. "Preparación para la soldadura" se refiere a la preparación de un borde de un material para el soldadura. Para material de más de la preparación para la soldadura es típicamente necesaria. La preparación implica, normalmente, una zona estrecha para soldar a mano, que es la raíz de la soldadura, y para permitir el acceso, frecuentemente se cortan ranuras encima y debajo de la abertura de la raíz.

[0005] Se han intentado soluciones multipasada utilizando sopletes únicos pero son demasiado complejas para ser prácticas. Los desarrolladores de máquinas han intentado introducir los parámetros de preparación para la soldadura en el lenguaje del controlador de CN para facilitar la programación manual para una sola pasada (o una doble pasada en algunos casos restringidos), pero los biseles multipasada aún eran muy difíciles de programar rápidamente o con alguna seguridad. La producción de piezas multipasada por lo general, ha sido irrealizable.

[0006] En 1991, el inventor de la mejora descrita más adelante en el presente documento desarrolló una mejora anterior que añadía automáticamente un solo ángulo de bisel a los archivos geométricos DXF estándar de la industria de uso corriente. Más particularmente, se añadieron capas a estos archivos DFX para indicar un solo bisel en 'cuchillo' y el ángulo del bisel. Aunque un sistema automático de una sola pasada fue un logro, el formato DFX es limitante porque la única forma de añadir información a los movimientos era usar las capas descritas anteriormente. Esto funcionó, no obstante, ya que la soldadura práctica del conjunto solamente necesitaba usar ángulos concretos. Las capas se utilizaron para comunicar muchos procesos, pero la información de soldadura estaba limitada a: CUT; CUT45; CUT-45; CUT40; CUT-40; CUT35; CUT-35; CUT30; CUT-30; CUT20; CUT-20; y CUTTRANSITION, donde CUT indicaba el tipo de proceso y la parte numérica comunicaba la inclinación deseada del soplete. CUTTRANSITION era una forma especial de comunicar un cambio de área donde se podían cambiar varios parámetros tales como inclinación del soplete, rotación del soplete, entalla, y/o velocidad de avance. Típicamente estas áreas aún tendrían que ser preparadas manualmente con una amoladora, ya que era imposible introducir esquinas internas, por ejemplo. "DXF" se refiere al Formato de Intercambio de Planos de AutoDESK, que se ha convertido de facto en la norma internacional para la transmisión de formas bidimensionales.

[0007] Estas capas se añadían por la oficina técnica, que efectivamente determinaba el posterior conjunto a soldar. Estas soldaduras se describían coloquialmente como un bisel cuchillo o un bisel en V. Los planos también habían de ser creados de tal forma que se dibujara el perímetro mayor de la pieza. Entonces se podía suponer que una inclinación positiva del soplete cortaba la parte superior de la chapa y una inclinación negativa del soplete era la línea en la parte inferior de la chapa. El trayecto del soplete tendría entonces que ser desplazado el "espesor de la chapa"*tan(cp) donde cp es la inclinación del soplete desde la vertical. Este desplazamiento era manejado por el controlador de CN que interpretaba las instrucciones geométricas del CN.

[0008] Este sistema del estado de la técnica ahorraba tiempo en la preparación manual de piezas para el soldadura y ha estado utilizándose durante alrededor de diez años. A pesar de ello, un bisel en cuchillo está lejos de ser satisfactorio en muchos casos porque el coste y el tiempo para soldar tal superficie es aproximadamente el doble del asociado con un bisel en "X" o doble. La preparación para la soldadura ideal para producción (especialmente de materiales muy duros tales como acero inoxidable) es un bisel K 30 como se muestra en la FIG. 3, que es un bisel de triple pasada que elimina la necesidad de cualquier amolado. El bisel K 30 incluye un corte inferior 31, un corte central 32, y un corte superior 33 basados en la dimensión del plano 34.

[0009] Ha habido muchos intentos de producir otros sistemas de biselado, más principalmente por las empresas multinacionales ESAB y Messer Cutting & Welding. Estos sistemas se pueden hacer para trabajar para una tarea concreta, dando tiempo suficiente, pero son excesivamente complicados.

[0010] La mayoría de los fabricantes (incluidos ESAB, Messer, Farley y Kinetics) han adoptado el enfoque de tratar de poner más inteligencia en el controlador de CN y ajustar el desplazamiento, la entalla y la velocidad de avance con la inclinación del bisel. ESAB de hecho ha colocado una definición del perfil de soldadura casi completa (como se muestra en la FIG. 4) en su lenguaje de CN dentro del controlador de CN, aunque le falta la dimensión crítica de la abertura de la raíz. Para este controlador de CN ESAB: a) los planos deben ser creados utilizando el límite máximo de envolvente (es decir, la vista "Máx. Arriba Abajo" 55 mostrada en la FIG. 5); y b) el soplete es desplazado automáticamente T*tan(cp) cuando se usa un bisel superior. Además, ambos, velocidad de avance y entalla, se cambian automáticamente... [Seguir leyendo]

I.- Método de controlar una máquina de control numérico (CN) (10) que tiene una sola herramienta de corte (12) para cortar de una lámina una pieza con preparación para la soldadura, que comprende:

) combinar parámetros de preparación para la soldadura (822) con una descripción electrónica de la pieza (820.1) en un editor de geometría (811) para formar un archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) que incluye al menos la geometría bidimensional original de la pieza y los detalles de la soldadura incorporados con cada entidad y/o movimiento definido en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820), en el está definida una línea por entidad, que contiene coordenadas que incluyen un punto inicial, un punto final, un centro y al menos seis parámetros que definen la preparación para la soldadura;

y caracterizado por:

b) convertir el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) en varios trayectos del cortador (824) a suministrar a la máquina de CN, utilizables para controlar la máquina de CN (10) para cortar la pieza con al menos un bisel basándose en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820), la conversión que comprende separar entidades conectadas de forma continua definidas en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) en segmentos de definición de bisel constante, y crear hasta otros tres trayectos que representan contornos paralelos separados que incluyen desplazamientos de corte de dichos segmentos, y el control que comprende mover la herramienta de corte en el plano XY, girar la herramienta de corte, y/o Inclinar la herramienta de corte;

c) proporcionar a la máquina de CN con los varios trayectos del cortador (824);

d) Instruir a la máquina de CN con los varios trayectos del cortador (824), para cortar la pieza de la lámina; y

e) controlar la máquina de CN para realizar los varios trayectos del cortador por la única herramienta de corte para cortar a lo largo del segmento de línea, cada uno de los varios trayectos del cortador siguiendo un contorno separado pero paralelo a lo largo del segmento de línea.

2 - Método de la reivindicación 1, la descripción electrónica de la pieza que comprende un plano bidimensional de la pieza, y el plano bidimensional que comprende al menos un segmento de línea y al menos un segmento de línea adicional diferente.

3.- Método acorde a la reivindicación 1 o 2, los parámetros que definen la preparación para la soldadura que comprende uno o más de abertura de la raíz, tres ángulos de corte respectivos, y tres profundidades respectivas.

4.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, los varios trayectos del cortador (824) siendo utilizables por una máquina de CN para cortar la pieza con una forma de diedro.

5.- Método acorde a la reivindicación 4, en el que la forma de diedro comprende un corte central selectivamente variable en ángulo diedro con relación a una superficie plana de la pieza.

6.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, los varios trayectos del cortador (824) que definen un corte central de la pieza que varía selectivamente en ángulo con relación a una superficie plana de la pieza.

7.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los parámetros que definen la preparación para la soldadura especifican una preparación para la soldadura en un ángulo diedro.

8.- Método acorde a la reivindicación 7, en el que los varios trayectos del cortador (824) son utilizables por una máquina de CN para cortar la pieza con una forma de diedro constante en el ángulo diedro.

9.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, los varios trayectos del cortador (824) siendo utilizables para controlar la máquina de CN para cortar la pieza con dos o tres biseles.

10.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además recibir la descripción electrónica de la pieza desde un sistema de diseño asistido por ordenador (CAD), y/o interactuar con un usuario para generar la descripción electrónica de la pieza antes del paso de combinación.

II.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, además que comprende guardar el archivo electrónico enriquecido o CAM como un archivo aparte para almacenamiento y/o transmisión electrónicos.

12.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el paso de combinación que comprende interactuar con un usuario para definir o recoger uno o más de la abertura de la raíz, tres ángulos de corte respectivos, vista en planta, y tres profundidades respectivas antes de la formación del archivo electrónico enriquecido o CAM.

13.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el paso de conversión además que comprende determinar uno o más de contornos interior, exterior y ranura, en el que generar los varios trayectos del cortador (824) comprende agrupar los mismos contornos de bisel continuos para la máquina de CN.

14.- Método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el paso de conversión además comprende los pasos secundarios de:

determinar una pluralidad de segmentos desplazados discontinuos para cada segmento de línea de la pieza; y

unir la pluralidad de segmentos desplazados discontinuos en un trayecto enlazado que forma al menos uno de los varios trayectos del cortador.

15 - Sistema para generar varios trayectos del cortador (824) que comprende y es utilizable para controlar una máquina de control numérico (CN) que tiene una sola herramienta de corte para cortar una o más piezas de una lámina de material, al menos una de la una o más piezas que incluye uno o más biseles que faciliten la soldadura a esta, caracterizado por comprender:

un editor de geometría (811) independiente y separado de la máquina de CN (10) adaptado para combinar parámetros de preparación para la soldadura (822) con una descripción electrónica de la una o más piezas (820.1) para formar un archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) que incluye al menos un plano bidimensional que representa la geometría bidimensional original de al menos una pieza en un plano de la lámina de material y los detalles de la soldadura incorporados con cada entidad y/o movimiento definido en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820), en el está definida una línea por entidad, que contiene coordenadas que incluyen un punto inicial, un punto final, un centro y al menos seis parámetros que definen la preparación para la soldadura, y el editor de geometría adaptado para ser capaz de convertir el plano bidimensional en una pluralidad de entidades de línea diferentes e incorporar los parámetros de preparación para la soldadura con cada una de la pluralidad de entidades de línea diferentes; y un programador de CN (812) adaptado para generar automáticamente los varios trayectos del cortador (824) a suministrar a la máquina de CN por conversión del archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820), utilizables para controlar la única herramienta de corte (12) de la máquina de CN (10) para cortar la una o más piezas, con el uno o más biseles, de la lámina de material, la conversión que comprende separar las entidades conectadas de forma continua definidas en el archivo electrónico tridimensional enriquecido o CAM (820) en segmentos de definición de bisel constante, y crear hasta tres otros trayectos que representan contornos paralelos separados que incluyen desplazamientos de corte de dichos segmentos,

en el que la única herramienta de corte es movible en un plano XY, giratoria, e inclinable, la máquina de CN controlando la herramienta de corte, basándose en los vahos trayectos del cortador (824), alrededor de la lámina de material, y

en el que la máquina de CN es capaz de controlar la única herramienta de corte para realizar los varios trayectos del cortador a través de la lámina de material sobre cada una de la pluralidad de entidades de línea diferentes.

16.- Sistema acorde a la reivindicación 15, en el que los parámetros que definen la preparación para la soldadura incluyen uno o más de abertura de la raíz, tres ángulos de corte respectivos, vista en planta, y tres profundidades respectivas.

17.- Sistema acorde a la reivindicación 15 o 16, en el que la una o más piezas tienen uno, dos, o tres biseles.

18.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 17, la máquina de CN que tiene a única herramienta de corte, la única herramienta de corte siendo movible en un plano XY, giratoria, e inclinable, la máquina de CN controlando la herramienta de corte, basándose en los trayectos del cortador (824), alrededor de la lámina de material.

19.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 18, la descripción electrónica de la una o más piezas que comprende un archivo de diseño asistido por ordenador (CAD).

20.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 19, los trayectos del cortador (824) siendo utilizables por la máquina de CN para cortar la una o más piezas con una forma de diedro, en la que la forma de diedro comprende un corte central selectivamente variable en ángulo diedro con relación a una superficie plana de la pieza.

21.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 20, los trayectos del cortador (824) definiendo un corte central de la pieza que varía selectivamente en ángulo con relación a una superficie plana de la pieza.

22.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 21, en el que los parámetros que definen la preparación para la soldadura comprenden un ángulo diedro, y en el que los trayectos del cortador (824) son utilizables por la máquina de CN para cortar la una o más piezas con una forma de diedro constante en el ángulo diedro.

23.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 22, además que comprende que la máquina de CN es adaptada para utilizar los trayectos del cortador (824) para cortar la una o más piezas de la lámina de material, en el que los trayectos del cortador (824) instruyen a la máquina de CN que mueva la herramienta de corte en un plano XY, gire la herramienta de corte, y/o incline la herramienta de corte.

24.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 23, los trayectos del cortador (824) siendo utilizables para controlar la máquina de CN para cortar la pieza con dos o tres biseles.

25.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 24, el editor de geometría siendo capaz de interactuar con un usuario para generar la descripción electrónica de la pieza, guardar el archivo electrónico enriquecido o CAM como un archivo aparte para almacenamiento y/o transmisión electrónicos, y/o interactuar con un usuario para definir o recoger uno o más de una abertura de la raíz, tres ángulos de corte respectivos, vista en planta, y tres profundidades respectivas.

26.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 25, el programador de CN siendo capaz de determinar uno o más de contornos Interior, exterior y ranura, y/o el programador de CN capaz de agrupar los mismos contornos de bisel continuos para la máquina de CN.

27.- Sistema acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 15 a 26, además que comprende medios para generar hasta otros tres contornos que son contornos paralelos separados con adición de desplazamientos de corte.

28.- Un producto de software que comprende Instrucciones, almacenadas en medios legibles informáticamente, en el que las instrucciones, cuando son ejecutadas por un ordenador, realizan todos los pasos de un método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 14.

29.- Un producto de software acorde a la reivindicación 28, el medio legible informáticamente que comprende un programa Informático almacenado en el mismo, el programa Informático que comprende medios para codificar un programa que son adecuados para realizar un método acorde a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 cuando el programa Informático se ejecuta en un ordenador o una unidad de procesamiento correspondiente.