[发明专利]修剪弯曲管件的方法

说明书

本发明涉及一种沿实际切割轮廓(K_IST)修剪弯曲管件(R)的方法，其中针对管件(R)计算虚拟容差包络(H)，并沿着与容差包络(H)相关的额定切割轮廓(K_SOLL)导引激光束，该激光束切割出实际切割轮廓(K_IST)，其中，实际切割轮廓(K_IST)创建为额定切割轮廓(K_SOLL)的投影，或者沿着经校正的额定切割轮廓(K_SOLL)导引激光束，该经校正的额定切割轮廓则对应于实际切割轮廓(K_IST)。

技术领域

弯曲管件就其长度及其横截面具有很高的尺寸精度，但对管件进行二维或三维弯曲时所产生的弯曲半径仅具有极低的尺寸精度。弯曲半径的波动会导致管轴方向上的波动。这样就难以在管件弯曲部前后对弯曲管件进行切割，使得所产生的切割轮廓具有彼此相对的可重现性位置。

背景技术

现有技术中公知两种不同的方法来修剪三维弯曲的管件或管状部件(下文统称为管件)。这两种方法可以使用激光作为切割工具来自动进行。

在实践中公知的第一种方法中，在切割工序之前，在弯曲管件中引入基准孔，经由这些基准孔将管件容纳在工件容纳部中，以使管件相对于切割工具定位。这样在基准孔相对于工件容纳部的预定位置保持管件。在自动化切割中，切割管件所沿的切割轮廓基于这些切割轮廓相对于基准孔位置的空间位置来界定，而这与管件弯曲部相对于额定值的可能容差偏差无关。基准孔的位置选取为使得可插到容纳部中的管件也处于管件弯曲部的预定容差范围内。这样就能通过插接性标准断定管件是含在容差之内还是超出容差之外。由于管件的几何容差，不可能通过抓具进行定义的自动化拾取并经由基准孔插到工件容纳部中。

在实践中公知的第二种方法中，将管件置入到工件容纳部中，其中该管件在接触区域内停定。这里，由于管件的几何容差，也必须手动置入管件。无法置入指定范围的管件以其弯曲半径偏离额定值达某种程度，以至于管件弯曲部不再处于指定的弯曲容差内。一方面，这种情况的缺陷在于，管件在工件容纳部中的固定位置导致切割工具(如激光束)只能在有限的范围内接近管件。只有将管件移到另一个工件容纳部中，才能触及被工件容纳部隐藏的区域来进行加工。这会导致增加时间成本和设备开销。另一方面，未能界定容纳部的接触区域之外的管件形状偏差，因此可能在管件上切割出超出容差的切割轮廓，并无意中将有缺陷的管件供给到进一步处理。

特别是在制造复杂的焊接组件(例如管式框架)时，其缺陷尤其在于，直到管件的后续焊接工序才会发觉管件未能在全部接口处相互连接，因为单个管件上的切割轮廓偏离预定的额定位置过远，最终导致管件彼此之间的空间位置偏差在容差链中累积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修剪管件的方法，该方法的自动化程度相对更高，因此能够以最小的容差产生切割轮廓。

本发明达成上述目的的解决方案为一种沿实际切割轮廓修剪弯曲管件的方法，其中，针对管件计算虚拟容差包络，其具有与之相关的额定切割轮廓，并将该虚拟容差包络与空间固定的坐标系相关地存储。通过进给装置的抓取臂在坐标系中以已知的空间布置拾取管件。通过光学测量装置在坐标系中以已知的空间位置记录管件的轮廓，并且将管件嵌入到虚拟容差包络中，从而确认该管件符合形状容差，且该管件占居由容差包络所定义的空间位置。同时或此后，抓取臂将管件送到激光切割装置，该激光切割装置布置于坐标系中的已知空间位置，其中，将容差包络进给到激光切割装置，使得激光切割装置相对于容差包络占居预定的相对位置，且激光切割装置所发射的激光束切割管件上的实际切割轮廓。

有利地，激光束沿着额定切割轮廓导引，切割实际切割轮廓，其作为额定切割轮廓在管件上的投影。在此情形下，额定切割轮廓的投影对应于额定切割轮廓的修改。

还有利的是，记录并存储管件的轮廓及其在容差包络中的位置，针对管件校正额定切割轮廓，沿着经校正的额定切割轮廓导引激光束，该经校正的额定切割轮廓则对应于实际切割轮廓。