[发明专利]使用检测由管反射或发射的辐射的传感器来扫描待在激光切割机上加工的管的方法

说明书

本发明大体上涉及用于管的激光切割的方法，并且更特别地涉及如在独立权利要求1的前序部分中说明的用于扫描激光切割机上的管的方法。

上述类型的方法从JP2010125517是已知的。

在以下描述和权利要求中，术语“管（tube）”用以表示任何细长的三维本体，即，沿主方向（下文中称为纵向轴线）延伸并且具有沿着纵向轴线的一致的横截面（其可以是无偏向地为开放的或闭合的）的任何本体。

管的激光切割是众所周知的工业应用，但是特别地由于需要加工的管的横截面的性质以及标称加工位置与管在其移动结束时实际到达的位置之间的差异的原因，管的激光切割会受到一些困难。

就管的横截面的性质而言，管的实际横截面由于几何误差而与标称横截面不同。可通过激光来加工各种类型的管横截面，并且最常见的管横截面是在附图的图1中示出的那些。特别地，可出现以下类型的横截面：

-圆形横截面（图1a），

-方形横截面（图1b），

-矩形横截面（图1c），其具有圆角的或尖锐的边缘，

-椭圆形扁平横截面（图1d），

-椭圆形半扁平横截面（图1e），

-椭圆形横截面或者呈挤压圆的形状的横截面（图1f），

-U形或C形横截面（图1g），其通过弯折或者通过挤压得到，并且因此具有呈圆角边缘的外或内边缘或者具有呈尖锐边缘的外或内边缘，

-L形横截面（图1h），其通过弯折或者通过挤压得到，并且因此具有圆角边缘侧或者具有尖锐边缘侧，

-平板横截面（图1i），具有尖锐边缘或者斜切边缘，以及

-H形（图1j）或者I形（图1k）横截面。

除了其中横截面并非明显地具有至少一个平面的情况（其为圆形横截面或者椭圆形横截面的情况），可限定边缘或者参考面、连接角（fillet）半径或者斜切面以及工作面。换言之，当例如正在管的面（工作面）上执行切割操作时，可通过使用（作为参考）通过连接角连接至工作面的另一个面（典型地为垂直于工作面的面）来限定该面在何处开始或者终止。

上文中参考各种类型的横截面所描述的连接角可呈尖尖锐边缘缘、四分之一圆或者斜切面的形式，如在图2中所示。

图2a示出了管的矩形横截面的边角部分，其中工作面2与参考面4通过呈四分之一圆的形式的连接角6a而相互连接。由激光加工设备用作用于确定连接角以及因此参考面的位置的参考的检查点以8a表示。图2b示出了具有尖锐边缘连接角6b和两个相关联的检查点8b的管的矩形横截面的角部分。图2c示出了具有第一斜切的连接角6c和检查点8c的管的矩形横截面的边角部分，而图2d示出了具有第二斜切面的连接角6d（包括两个弧形段6d’和直线段6d”）并且具有检查点8d的管的矩形横截面的边角部分。图2e示出了呈四分之一圆的形状的两个连接角6e’和6e”（其在中间区域9中相互连接）以及两个检查点8e’和8e”。

为了执行测量（例如位置测量）而要求连接角的形状与期望的形状相同的每个过程注定会失败或者至少是不精确的。

另一个问题在于，管的实际横截面的尺寸与标称尺寸不同。已知的激光切割机设置有允许补偿略微尺寸变化的自适应机械系统，但是在试图确定待加工的管的位置时这样的改变可造成一些问题。目前典型地用以确定管的工作面的位置的方法中的一个例如在于使管旋转90度角并且接触相关的参考面。测得的尺寸与标称尺寸之间的差异在这种情况下可解释为所讨论的面的刚性位移，但是也可由于横截面的尺寸与标称尺寸不同的事实所造成的。

另一个问题（如上所述）是正在加工的管的标称位置与管在其移动结束时实际到达的位置之间的差异。

现在参照图3，将描述用以使管在用于管的切割的激光切割机中移动的结构的多个实例。

图3a示意性地示出了心轴（spindle）-轴承结构。布置成使管T沿其自身的轴移动并绕其自身的轴旋转的心轴以10表示。另一方面，管T穿过其并且因此保持在水平位置中的轴承以12表示。激光切割机还包括（以自身已知的方式）可直接在轴承12的上游（区域14a）或者下游（区域14b）工作的切割头（未示出）。该切割头可借助于特定的驱动机构或者由于轴承12的平移运动而在区域14a与14b之间移动。可替换地，切割头的移动可通过由其自身的驱动机构引起的移动与由轴承12引起的移动的组合而产生。