FI115038B

FI115038B - Menetelmä leikkauslaitteen leikkauspään ohjaamiseksi

Info

Publication number: FI115038B
Application number: FI20021796A
Authority: FI
Inventors: Esko Tuori
Original assignee: Tuori Sami
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2005-02-28
Also published as: EP1536930A1; WO2004011208A1; AU2003255534A1; CN1684804A; CN100572002C; FI20021796A0; FI20021796A

Description

115038

MENETELMÄ LEIKKAUS LAITTEEN LEIKKAUSPÄÄN OHJAAMISEKSI

Keksintö kohdistuu menetelmään, jolla leikkauslaitteen kahta tai useampaa liikuteltavaa 5 leikkauspäätä ohjataan leikkauslaitteeseen kuuluvan ohjaus-ja säätöyksikön avulla, kun liikuteltaviin leikkauspäihin kuuluvilla elimillä kappaleita leikataan irti liikkuvasta rämästä. Menetelmässä leikkauspäälle on jäljestetty ensimmäisen liikejäijestelyn avulla rainaan nähden poikittainen liike, jonka liikkeen säätämisessä otetaan huomioon rainan etenemisnopeus ja edelleen toisen liikejäijestelyn avulla yhteisesti kullekin elimelle liikkeet rainan 10 etenemissuunnassa sekä etenemissuuntaa vastaan, jolloin mainitulla rainan etenemissuun-taisella liikkeellä on liikuteltavan elimen poikittaissuunnassa tarvitsema nopeus pienennettävissä eräällä kappaleen osuudella.

Ennestään tunnetaan liikkuvan rainan leikkausmenetelminä paperirainan reunanleikkaus 15 vesileikkaussuihkun avulla sekä liikkuvan paperirainan viistoleikkaus liikuteltavan vesi-leikkaussuuttimen avulla esim. patenttijulkaisuista US 4,931,140 ja US 5,762,759.

Näissä paperiraina kulkee vakionopeudella ja vesileikkaussuuttimet on sijoitettu poikittain rainan kulkuun nähden asennettuun palkkiin, jossa palkissa leikkaussuuttimia kuljetetaan rainan poikittaissuunnassa.

20 ; *; Tällaiset vesileikkauslaitteen kuljetus- ja ohjausjäijestelyt eivät sovellu tapaukseen, jossa ; i vakionopeudella liikkuvasta rainasta pitäisi leikata irti valitunmuotoisia kappaleita. Rainan j poikittaissuuntainen leikkaus ei onnistu, sillä siihen vaaditaan äärettömän nopea leikkaus- * ί * ‘ i laitteen poikittaisliike. Leikkaus onnistuu vain tulevasta rainasta, ei enää leikkauslaitetta • · :* 25 kulj ettavan poikittaispalkin ohittaneesta rainan osasta.

• t · • *

Keksinnön mukaisella menetelmällä ratkaistaan liikkuvasta rainasta tapahtuva kappaleen irrotus, kun irrotus tehdään rainan poikittaissuunnassa kuljetettavan leikkauslaitteen avulla.

t t I

’ Keksintö ratkaisee myös muunlaiset liikkuvaan rainaan tehtävät työstöt, merkinnät rainan * ':": 30 tutkimisen esim. anturia tai mittalaitetta kuljettamalla keksinnön mukaisella tavalla rainan " * ’ · päällä. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että menetelmässä toisen lii- ; ‘. kejäijestelyn avulla liikutetaan liikuteltavaa elintä rainan etenemissuunnassa kun mainittu * · · ,·*·,· liikuteltava elin on leikkaamassa/työstämässä eräällä kappaleen osalla ja edelleen liikute- • · taan rainan etenemissuuntaa vastaan, kun liikuteltava elin on leikkaamassa/ työstämässä 2 11S038 eräällä toisella kappaleen osalla.

Keksinnön mukaisen menetelmän etuna on, että leikkauspäätä ohjaamalla saadaan haluttuja 5 monimuotoisia kappaleita irrotetuksi liikkuvasta rainasta. Täysin rainan poikittaissuuntaan tapahtuva leikkaus on mahdollista sekä se on mahdollista myös kaikissa muissakin leik-kaussuunnissa. Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan tasata leikkauspään liike-nopeutta rainan suhteen siten, että näiden välinen suhteellinen nopeus ei kasva kovin korkeaksi eikä mahdottomaksi toteuttaa. Sinänsä tunnetuilla tarkkaa ja nopeata liikettä toteutta-10 villa liiketoimilaitteilla ja näiden ohjausyksiköillä voidaan keksinnön mukaista menetelmää luotettavasti käyttää leikkaussuuttimen kuljetukseen kappaleita irtileikattaessa liikkuvasta rainasta.

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa IS Kuvio 1 esittää leikkauslaitetta päältä nähtynä.

Kuvio 2 esittää vesileikkaussuuttimen leikkausviivaa leikkauksen jälkeen.

Kuviossa 1 liikkuva raina 1, kuten paperiraina kulkee vakionopeudella Vx nuolen suunnassa eli suunnassa x. Vesileikkaussuuttimia 9 käsittävällä laitteistolla leikataan rainasta 1 20 irti pyöreitä kappaleita 2. Vesileikkaussuutinta 9a kuljetetaan säädetysti suunnassa y eli rai- nan poikittaissuunnassa kuularuuvijäijestelyn 11a, 8a, 7 avulla. Vesileikkaussuutin 9a on I t v * kiinnitetty kuularuuvirungon 7 alapintaan osan 8a välityksellä. Osa 8a liikkuu tangon 7 • · • ' * alapuolella, kun tangon 7 sisällä olevaa kuularuuvia pyöritetään moottorin 11a avulla. Osan 8a liike y-suunnassa on riippuvainen pelkästään moottorin 11a pyörimästä, jota pyörintää • · · '; ]· 25 molempiin suuntiin säädetään leikkausta ohjaavan ohjausyksikön avulla. Jos leikkaussuu- • · * * * * tin 9a leikkaa ympyrän muotoista jälkeä, kuten kuviossa 1, annetaan leikkaussuuttimelle 9a , rainan etenemisnopeuteen suhteutettu r-säteisen ympyrän yhtälöstä laskettu liikenopeus y- * · · suunnassa. Täten kuularuuvin poikittain oleva runko 7 voi olla paikallaan ja suutin 9a * · • * ' l' leikkaa ympyräjälkeä, kuten kuviossa 1 on esitetty.

30

Kun kappale on irrotettava rainasta irti, kuten tarkoitetaan eräässä keksinnön mukaisen ’·,·/· menetelmän suoritusmuodossa, on useimmissa tapauksissa oltava toinen tai useampikin •. ’ ·: vesileikkausuutin 9b, joka leikkaa kappaleen 2 toista puolta irti. Tässä tapauksessa suut- timille 9a ja 9b on järjestetty vaihesiirto, jotta ne eivät törmää toisiinsa. Suutin 9b leikkaa 5 115038 3 symmetrisesti kappaleen 2 toista puolta vaihesiirron esim. noin 10 cm:n verran edellä suutinta 9a suunnassa x. Kummatkin kuularuuvit kykenevät liikuttamaan suutinpäitä y-suunnassa ainakin kappaleen 2 halkaisijan verran.

Kuviossa 2 esitetään suuttimen 9b leikkausjälki, kun suutin 9b tekee jatkuvaa liikettä vaihtaen kappaleen 2 puolta aina kappaleen vaihtuessa. Suuttimella 9a leikataan vastaavasti peilikuvajälkeä. Tällä ratkaisulla suuttimien 9 liikkeet tulevat suhteellisen tasaisiksi eikä tule äkkinäisiä suunnanmuutoksia. Sen sijaan tulee kuitenkin kohtuuttoman suuri 10 hetkellinen nopeus lähellä kohtaa, jossa y saa arvon 0. Suuttimelle pitäisi antaa hyvin korkea hetkellinen poikittaisnopeus rainaan nähden, jos tarkkaa ympyrämäisyyttä vaaditaan kappaleelta 2. Rainan 1 nopeus voi olla esim. 30 - 60 metriä minuutissa.

Ohjaukset suuttimille 9a ja 9b voidaan tehdä myös siten, että kumpikin suutin leikkaa 15 omalla puolellaan vain puoliympyräjälkeä. Tällöin niitä liikutetaan vain matkaa r edestakaisin, toista alueella+ y ja toista alueella -y. Arvollay = 0 tulee kummallekin suuttimelle hyvin äkkinäinen ja vaikeasti toteutettava suunnanmuutos, jonka johdosta ratkaisu ei ole kovin käytännöllinen. Jos kappaleet ovat esim. vinoneliöitä tai sen kaltaisia, että niiltä puuttuu rainan poikittaissuunnassa tai lähellä poikittaissuuntaa oleva muoto, 20 voidaan laitteella leikata tällaisia kappaleita liikkuvasta rainasta irti.

> · » » * Kun irrotettava kappale on pyörylä 2 tai siinä esiintyvä jokin leikkauslinja on rainan : · · poikittaissuunnassa tai lähellä sitä, ei edellä kuvattu menetelmä sovellu. Tämän johdosta * · on kehitetty menetelmä, jolla leikkaussuuttimien 9 liikettä tasataan ja niiden liikkeistä lei- • · ·. i 25 kataan huippunopeudet pois. Keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluu toinen liike-• · '· ·’ järjestely, kuten kuularuuvijäijestely 3, 4, 5, 10. Tällä järjestelyllä koko ensimmäistä kuularuuvijärjestelyä 11, 8, 6, 7 voidaan ohjatusti liikuttaa rainan suunnassa kumpaankin * »· •; · suuntaan. Toisen kuularuuvijärjestelyn avulla annetaan leikkaussuuttimille 9a, 9b lähellä » · ‘’ rainan 1 etenemisnopeutta oleva nopeus x-suunnassa silloin, kun suuttimien 9 pitäisi lei- ‘ “ · 30 kata rainan poikittaissuuntaa lähellä olevissa suunnissa. Tällöin ei moottorien 11 liikut- *’ ' tamille kuularuuveille aiheudu mitään mahdottomia liikenopeuksia, joita kuularuuvien : pitäisi toteuttaa.

* » ' s · 115038 4

Vastaavasti kun suuttimien 9 pitäisi leikata lähellä rainan 1 suuntaa olevia linjoja, voidaan ensimmäinen kuularuuvijäijestely vetää takaisin rainan etenemissuuntaa vastaan ilman että kuularuuveille ensimmäisessä järjestelyssä tulisi kohtuuttomia nopeuksia. Toisenkaan 5 kuularuuvijäijestelyn nopeus ei paluuliikkeessä nouse kohtuuttomaksi. Paluuliikkeen ansiosta voidaan seuraavassa jaksossa jälleen toisen kuularuuvijäijestelyn avulla liikuttaa ensimmäistä jäijestelyä rainan etenemissuunnassa.

Kuviossa 2 esitetään esimerkinomaisesti, millä alueella ensimmäistä kuularuuvijäijestelyä 10 liikutetaan rainan etenemissuuntaan ja alueena esitetään suuttimen 9b leikkausalue E. Paluuliike tehdään leikkausalueella P, kun esimerkissä irtileikattavana on ympyränmuotoisia kappaleita. Alueet E ja P vuorottelevat koko ajan. Alueiden E ja P välissä voi olla leikkausalue, jossa ensimmäistä kuularuuvijäijestelyä ei liikuteta rainan suunnassa.

15 Koska irtileikattavat kappaleet voivat olla monenlaisia muodoltaan, määrää suuttimille 9a ja 9b säädettävä y-suuntainen nopeus, milloin leikkaussuuttimien liikettä rainan suunnassa tarvitaan ja milloin paluuliike on mahdollinen. Jos leikkaussuuttimille pitää antaa y-suunnassa nopeus, joka on esim. yli 2 kertaa rainan nopeus Vx, annetaan silloin toisen kuularuuvijäijestelyn avulla leikkaussuuttimille 9 liikenopeutta myös rainan suunnassa.

20 Mahdollisesti tämä rajanopeus voi olla muukin, kuten esim. 3 kertaa Vx. Ohjausjär-jestelmä valitsee sopivan nopeuden, joka leikkaussuuttimille rainan suunnassa annetaan.

* k » v : Ohjausjäijestelmä joutuu tämän johdosta myös laskemaan ja säätämään leikkaussuut- : '·· timille 9 poikittaissuunnassa uudet nopeusfunktiot, jotta aiottu kappaleen 2 muoto saadaan *"· aikaiseksi.

• · • » · ·. ·: 25 • < » • · *···* Ohjausjärjestelmä säätää toisen kuularuuvijärjestelyn tekemään paluuliikkeen sellaisella kohtaa (kuten alueella P), jossa leikkaussuuttimien 9 nopeus y-suunnassa ei kasva koh- » · •;;; tuuttomaksi. Myös paluuliikkeen aikana ohjausjäijestelmä joutuu laskemaan ja säätämään •; * ’ leikkaussuuttimille 9 uudet muutetut nopeudet suunnassa y.

30 '' · Ohjaus- ja säätöjärjestelmältä vaaditaan siis nopeutta, jotta se kykenee laskemaan moot- : toreille 11 tarvittavat pyörinnät ja suunnat sekä siinä tapauksessa kun toinen kuularuuvi- järjestely on paikallaan että silloin kun toinen järjestely liikuttaa leikkaussuuttimia 9 sekä rainan 1 suunnassa että sitä vastaan. Tarvittavat liikeyhtälöt ja ratayhtälöt ovat kuitenkin i 115038 5 tasogeometrian ja aikafunktion yhdistämisellä ratkaistavissa ja koneellisesti laskettavissa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on mahdollista yhdenkin leikkaussuuttimen 9 avulla 5 irrottaa kappaleita liikkuvasta rainasta, kun ensimmäiselle kuularuuvijäijestelylle annetaan irrotettavaa kappaletta kohti aina rainan suuntainen liike ja paluuliike.

Itse leikkauslaitteena voi vesileikkaussuuttimen sijasta olla laserleikkain tai joku tunnettu mekaaninen leikkainlaite. Kuularuuvien sijasta leikkauspäitä 8, 9 voidaan liikuttaa muil-10 lakin tunnetuilla lineaariliikettä tekevillä laitteilla. Menetelmä soveltuu kaikenlaiseen liikkuvan rainan leikkaukseen, työstöön, piirtämiseen rainalle, rainan maalaamiseen ja esim. rainan ominaisuuksien mittaamiseen. Liikuteltavana elimenä käytetään kulloiseenkin tapaukseen sopivaa laitetta. Myös liikuteltavia elimiä voi olla sijoitettuna rainan ylä- ja alapuolelle useampiakin yhtä aikaa liikuteltaviksi.

15 20 * > · « t · t · · • • · * · t * » * « » < · • * \’·· 25 • · » • · * » • * » “: 30 » t

Claims

115038

1. Menetelmä työstöä tai muuta toimintaa tekevän kahden tai useamman liikuteltavan eli-5 men (8,9) ohjaamiseksi laiteyksikköön kuuluvan ohjaus- ja säätöyksikön avulla, kun liikuteltavat elimet suorittavat toimintaa, kuten leikkaavat irti kappaleita (2) liikkuvasta rainasta (1), jossa menetelmässä liikuteltaville elimille (8, 9) on järjestetty ensimmäisen liikejäijestelyn (11, 8,6, 7) avulla rainaan(l) nähden poikittainen liike, jonka liikkeen säädössä otetaan huomioon rainan(l) etenemisnopeus (Vx) ja edelleen toisen liikejär-10 jestelyn (3, 4, 5,10) avulla yhteisesti kullekin elimelle (8, 9) liikkeet rainan etenemissuun-nassa(x) sekä etenemissuuntaa vastaan, jolloin mainitulla rainan etenemissuuntaisella liikkeellä on liikuteltavan elimen (8, 9) poikittaissuunnassa (y) tarvitsema nopeus pienennettävissä eräällä kappaleen (2) osuudella, tunnettu siitä, että menetelmässä toisen liikejäijestelyn avulla liikutetaan liikuteltavaa elintä (8,9) rainan etenemissuunnassa kun 15 mainittu liikuteltava elin (8, 9) on leikkaamassa/työstämässä eräällä kappaleen osalla (E) ja edelleen liikutetaan rainan etenemissuuntaa vastaan, kun liikuteltava elin (8,9) on leikkaamassa/ työstämässä eräällä toisella kappaleen osalla (P).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä,että liikuteltavaa . 20 elintä (8,9) liikutetaan rainan etenemissuunnassa (x) kun liikuteltavalle elimelle (8,9) on :" j" · säädetty rainan poikittaissuunnassa (y) suurempi nopeus kuin 2 - Vx.

·.*·: 3. Patenttivaatimukseni mukainen menetelmä tunnettu siitä, että liikuteltavaa i ‘.i elintä (8,9) liikutetaan rainan etenemissuuntaa vastaan kun liikuteltavalle elimelle on f»· 25 säädetty rainan poikittaissuunnassa (y) pienempi nopeus kuin Vx.

,,) · ‘ 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että liikuteltavat » · > elimet (9a,b) sijaitsevat rainan (1) etenemissuunnassa peräkkäin. : 30

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä t u n n e 11 u siitä, että liikuteltavat eli- ; met (9a), (9b) ovat vesileikkaussuuttimia ja ne on tuettu vakioetäisyyden päähän toisis- : taan rainan etenemissuunnassa. 115038

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä t u n n e 11 u siitä, että rainaa (1) liikutetaan vakionopeudella suunnassa (x).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, ettäleikkauspäätä (8, 9) liikutetaan rainan etenemissuunnassa (x) kun leikkauspäälle (8, 9) on säädetty Tainan poikittaissuunnassa (y) suurempi nopeus kuin 3 · Vx.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että leikkauspäätä 10 (8, 9) liikutetaan rainan etenemissuuntaa vastaan kun leikkauspäälle (8, 9) on säädetty rai nan poikittaissuunnassa (y) pienempi nopeus kuin 2 · Vx.

9. Patenttivaatimuksen 1 ja 4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että leikkaus-suuttimet (9a), (9b) ohjataan kumpikin toteuttamaan omaa y-koordinaattiarvoaan, kun x- 15 suunnassa esiintyy samalla x:n arvolla kaksi y-koordinaattiarvoa (ya) ja (yb).