用来控制用于加工大尺寸工件的设备的方法

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用来控制用于加工大尺寸工件的设备的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用来控制用于加工大尺寸工件的设备的方法。\n背景技术\n[0002] 例如由DE 691 07 196 T2已知，利用相应大地确定尺寸的机床加工大尺寸工件，机床为此具有加工单元。借助这样的机床进行大尺寸工件的局部加工。在此，加工单元朝向大尺寸工件的相应的加工区段运动，而位置固定地保持工件。为了能够使加工单元朝向其相应的加工位置运动，加工单元相对于大尺寸工件可动地设置，更确切地说，沿例如通过要加工的工件的纵向延伸方向限定的主方向。\n[0003] 传统机床的加工单元具有支承单元和由支承单元支承的加工装置。加工装置包括机动驱动的加工工具。如果加工单元到达其加工位置之一，则支承单元被位置固定地保持并且加工装置相对于支承单元且朝向大尺寸工件横向于主方向地运动，以便能够进行所希望的加工措施。加工装置为此横向于主方向可动地设置在支承单元上。\n[0004] 大尺寸工件的加工需要确定的加工时间。为了尽可能低地保持加工完成的大尺寸工件的制造成本，大尺寸工件的尽可能快速的加工是值得企望的。\n[0005] 由US2007/00559116A1已知一种用于加工大尺寸工件的设备，该设备具有至少一个沿主方向相对于工件可动地设置的加工单元，该加工单元包括构成为门架形的支承单元和由支承单元支承的用于加工工件的加工装置，其中，加工装置相对于支承单元沿横向于主方向延伸的横向方向可动以及沿竖直方向可动并且支承加工工具，该加工工具相对于加工装置不仅绕竖直轴线而且绕水平轴线可转动。该在先已知的设备能实现加工装置沿三个方向、即X方向、Y方向和Z方向移动以及加工工具绕两条轴线、即水平延伸的A轴线和竖直延伸的C轴线转动。为了能够可靠地支撑在这样的设备工作时出现的力和转矩，在一方面支承单元和另一方面加工装置之间的连接必须特别健壮。\n[0006] 根据现有技术(例如US2007/0040527A1)还已知一种类似的用于加工大尺寸工件的设备，在该设备中，加工工具——在这种情况下激光器——仅能沿三个主方向、即X方向、Y方向和Z方向移动。该在先已知的设备的特别优点在于，在那里，由能沿X方向移动的门架形的支承单元支承的加工单元附加地相对于支承单元能沿X方向移动。这具有如下优点，即，通过这两个运动可能性沿X方向的叠加能加速或延迟一系列运动过程并且能按这种方式使其更好地匹配于确定的加工过程。不过，在支承单元和加工装置之间的沿X方向的该附加的运动可能性显著妨碍对作用到加工装置上的反作用力的支撑，从而不能毫无问题地将该附加的运动可能性传递到按照US2007/0059116A1的设备上，在该设备中特别地健壮地支撑这些反作用力。\n[0007] 例如由US2006/0291971A1已知一种用于加工大尺寸工件的设备。该具有至少一个沿主方向X相对于工件可动地设置的加工单元，该加工单元包括构成为门架形的支承单元和由支承单元支承的用于加工工件的加工装置，其中，加工装置包括机动驱动的加工工具，该加工工具相对于支承单元不仅绕竖直轴线C而且绕水平轴线A可转动地并且沿竖直方向Z可动地设置在支承单元上，所述支承单元具有位于要加工的工件上方的开口，所述加工装置在该开口内在两维上沿主方向和沿横向方向可动，所述支承单元具有两个沿横向方向延伸的导轨，这两个导轨设置在开口两侧并且Y滑座支承在这两个导轨上，该Y滑座具有沿主方向延伸的导轨，所述加工装置在支承单元的开口内借助X滑座沿主方向X可动地支承在该导轨上。\n发明内容\n[0008] 因此，本发明的任务在于，这样进一步改进用来控制用于加工大尺寸工件的设备的方法，使得在加工大尺寸工件时可以更快地更换相应的关于X方向的工作位置，而不妨碍加工装置的支撑以及不减小反作用力的必要的支撑。\n[0009] 该任务通过一种如下所述的方法通过下述方式来解决。在按照本发明的用来控制用于加工大尺寸工件的设备的方法中，该设备具有至少一个沿主方向相对于工件可动地设置的加工单元，该加工单元包括构成为门架形的支承单元和由支承单元支承的用于加工工件的加工装置，其中，加工装置包括机动驱动的加工工具，该加工工具相对于支承单元不仅绕竖直轴线而且绕水平轴线可转动地并且沿竖直方向可动地设置在支承单元上，所述支承单元具有位于要加工的工件上方的开口，所述加工装置在该开口内在两维上沿主方向和沿横向方向可动，所述支承单元具有两个沿横向方向延伸的导轨，这两个导轨设置在开口两侧并且Y滑座支承在这两个导轨上，该Y滑座具有沿主方向延伸的导轨，所述加工装置在支承单元的开口内借助X滑座沿主方向可动地支承在该导轨上，所述方法的特征在于，在所述设备在工件上向新的加工位置移动时，首先使支承单元和加工装置共同地沿主方向朝向新的加工位置移动，加工装置从支承单元的运动减速开始起超前于支承单元直至达到新的加工位置，并且加工装置从达到该新的加工位置起实施相对于支承单元的相反的运动，该相反的运动补偿支承单元的剩余移动运动。\n[0010] 因此按照本发明，设备的加工单元配备有二维的加工区域，该加工区域通过加工装置相对于支承单元不仅沿主方向而且横向于主方向的最大的可动性限定。由现有技术仅已知，给加工单元配设有一维的加工区域，该加工区域通过加工装置相对于支承单元横向于主方向的最大的可动性限定。\n[0011] 通过用于加工大尺寸工件的设备的按照本发明的实施方案，在加工与工件的当前利用加工单元加工的区段沿主方向邻接的区段时不必在各种情况下也相对于工件重新定位支承单元。仅使加工装置相对于大尺寸工件运动便足矣。当在加工单元的整个二维的加工区域中的加工完成时，才必须重新定位支承单元。因此，仅在这种情况下必须相对于工件重新定位整个加工单元，亦即，与加工装置一同也必须相对于工件重新定位支承单元。在加工单元的二维的加工区域中进行加工措施期间仅必须使加工装置运动，该加工装置具有比整个加工单元小得多的质量。因此，与在由现有技术已知的机床中所可能的情况相比，加工装置能够沿主方向更快速地运动。由此明显减少对于进行工件的希望的加工所需要的加工时间，这又减少利用按照本发明的设备加工的大尺寸工件的制造成本。因此，利用按照本发明的设备能够进行大尺寸工件的尽可能快速且成本高效的加工。\n[0012] 按照本发明，大尺寸工件可以被理解为例如生产火车车厢、飞机、船舶或类似物中的构件。重要的是，要加工的大尺寸工件具有相对大的规格。但也应清楚的是，利用按照本发明的设备能加工不同大小的工件直至确定范围的大尺寸工件的大小，并且不是只能进行大尺寸工件的加工。\n[0013] 大尺寸工件例如由相对薄壁的金属(如例如钢或铝)、塑料、复合材料或者木材制成。\n[0014] 通过构成为门架形的支承单元具有开口，工件的要加工的区段位于该开口内并且加工单元在该开口内在两维上可动，加工装置在周围获得对于所有可能的反作用力和力矩的特别好的引导和支撑。在此，加工装置包括机动驱动的加工工具，该加工工具相对于支承单元不仅绕竖直轴线而且绕水平轴线可转动地并且沿竖直方向可动地设置在支承单元上。\n利用这样的加工装置能在工件上进行最为不同的加工措施。设备为此优选具有控制装置、特别是计算机数字控制装置(CNC–Steuerung)，该控制装置也控制加工装置相对于支承单元的运动以及支承单元相对于工件的运动。加工工具可以例如被用于摩擦接触焊接或者能够以此进行铣削、钻孔、攻丝、刻槽或者锯割加工。\n[0015] 按照本发明的另一种有利的实施方案，用于加工大尺寸工件的设备具有用于保持工件的保持单元。利用该保持单元将大尺寸工件在其加工期间位置固定地保持在所希望的位置中。也可能的是，借助保持单元在加工工件期间、例如在进行各个加工措施之间改变工件的位置。\n[0016] 保持单元优选构成为门架形的。特别优选的是，加工装置二维可动地、至少部分地设置在保持单元上的开口之中，其中，工件的区段在其加工期间处于开口之下。\n[0017] 为了解决上述任务，利用本发明进一步提出一种开头所述类型的方法，利用该方法能控制上述的按照前述实施方案之一或者按照这些实施方案的任意组合的设备，并且根据该方法按照本发明这样沿主方向相互耦联支承单元的各运动和加工装置的各运动，使得在支承单元的运动减速时在达到支承单元的加工位置之前，沿主方向相对于支承单元进行加工装置的相应的补偿运动。\n[0018] 由于支承单元的相对大的重量，在达到加工位置时不能突然地停止该支承单元，而将不会发生对加工单元的损坏。而更需要的是，支承单元在达到其加工位置之一之前制动并且尽可能均匀地减速其运动直至静止。在该减速阶段期间，在传统的机床中不能利用加工装置进行大尺寸工件的加工。由此明显地提高用于加工整个工件所必需的加工时间，这与上述的、不值得企望的成本结果相联系。\n[0019] 加工装置相对于支承单元沿主方向的、在支承单元的运动减速期间进行的补偿运动能实现，加工装置已经在支承单元的运动减速期间并且在达到相应驶向的加工位置之前为了加工工件的还未加工的区段能够朝向所希望的加工位置运动。由此进一步减少对于加工整个工件所需要的加工时间，这也适合于加工完成的工件的制造成本，该工件根据按照本发明的方法利用按照本发明的设备已加工。\n[0020] 优选这样进行补偿运动，即，加工装置从支承单元的运动减速开始起沿主方向并且首先朝向支承单元的相应驶向的加工位置超前于支承单元直至达到加工装置在工件的还未加工的区段上所希望的加工位置，并且从达到该加工位置起实施沿主方向相对于支承单元的、与此相反的运动。\n[0021] 本发明进一步涉及一种用于控制按照上述实施方案之一的或者按照这些实施方案的任意组合的设备，该设备具有两个加工单元，其中，在所述加工单元之一的一加工位置中在确定的加工时间内进行工件一区段的加工，在该加工时间期间位置固定地保持该加工单元的支承单元并且在该加工时间期满之后为了加工工件的还未加工的区段将该加工单元的支承单元设置在经选择的新的加工位置中。\n[0022] 传统地基于所采集的在各加工单元之间的距离借助两个加工单元进行大尺寸工件的加工，特别是以便避免各加工单元在加工大尺寸工件期间的碰撞。在此可能发生，不能使用所述加工单元之一，因为这个加工单元不能到达大尺寸工件的还应进行加工的区域，因为另一个加工单元阻碍这个加工单元。在加工大尺寸工件时的更高的加工时间耗费就此又与上述不利的成本结果相联系。\n[0023] 因此，为了解决上述任务以本发明提出一种方法，按照该方法在选择新的加工位置时将另一个加工单元的还剩余的加工时间与为了在新的加工位置中加工工件的还未加工的区段所需要的加工时间相比较。\n[0024] 通过设备的这种控制可以在选择新的加工位置时考虑，其中一个加工单元到该新的加工位置中的运动是否妨碍相应另一个加工单元并且因此暂时地不能使用该相应另一个加工单元。这点特别是如下的情况，所述另一个加工单元的还剩余的加工时间小于为了在新的加工位置中加工工件的还未加工的区段所需要的加工时间。如果在这样的状况时应该加工工件的设置在各加工单元之间的如下区段，该区段邻近于工件的正好被另一个加工单元加工的区段地设置，则为了缩短总加工时间必需使所述一个加工单元朝向工件的另一个不这样邻近的区段运动，以便在那里实施所希望的加工措施，因为否则所述另一个加工单元在加工期间被在新的加工位置中的所述一个加工单元所阻止并且因此不被高效地使用。\n[0025] 按照这种方法可能的是，在开始加工整个工件之前基于在该工件上要进行的加工措施借助适合的软件确定用于所述至少两个加工装置的每个加工装置的时间优化的加工顺序，以便最大程度地最小化总加工时间。但也可能的是，按照至少一个或多个结束了的加工措施进行重新的计算。\n附图说明\n[0026] 以下借助在附图中示出的、对于按照本发明的设备的实施例更详细地阐述本发明的其他优点和特征。图中：\n[0027] 图1示出对于按照本发明的设备的实施例的示意性的透视图。\n具体实施方式\n[0028] 图1示出对于按照本发明的、用于加工未示出的大尺寸工件的设备1的实施例的示意性的透视图。设备1具有沿主方向X相对于工件可动地设置的、用于加工工件的加工单元\n2。为此，加工单元2可动地支承在沿主方向X延伸地设置的X导轨3和4上。为了加工工件，工件被定位在X导轨3和4之间并且借助一个未示出的保持单元位置固定地保持。\n[0029] 加工单元2包括一个构成为门架形的支承单元5和一个设置在支承单元5上的加工装置6，该加工装置又包括一个机动驱动的加工工具7。加工工具7相对于支承单元5不仅绕竖直轴线C而且绕水平轴线A可转动地并且沿竖直方向Z可动地设置在支承单元5上。\n[0030] 加工装置6相对于支承单元5沿Y方向横向于主方向X可动地设置在支承单元5上。\n加工装置6为此耦联到一个Y滑座8上，该滑座通过Y导轨9和10沿Y方向可动地支承在支承单元5上。此外，加工装置6相对于支承单元5沿主方向X可动地设置在支承单元5上。加工装置6为此耦联到一个X滑座11上，该X滑座沿着至少一个X导轨12沿主方向X可动地设置在Y滑座8上。