JP2005301557A - 自動ネスティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品の要求精度によっては板材周辺への部品配置を可能とし、必要な精度を確保しつつ、歩留りを向上させることのできる自動ネスティング装置を提供する。
【解決手段】 この自動ネスティング装置１は、板材加工機３に適用されるものであり、部品データ記憶手段２１と、部品配置手段２２とを備える。部品データ記憶手段２１は、板材Ｗから切り抜く部品Ｗａの図形Ｇを示すデータである部品データＤ１を記憶する手段である。部品配置手段２２は、部品データＤ１の部品Ｗａを、所定の基準２３に従い、原則として板材Ｗの周辺部ＷＥを除く中央部ＷＳに配置するものである。この構成を前提とし、部品データ記憶手段２１は、部品データＤ１の属性データとして、部品Ｗａの端部の精度要求情報Ｄ１ｂを記憶するものとする。部品配置手段２２は、前記精度要求情報Ｄ１ｂに従って許容される場合に、前記原則に反して板材Ｗの周辺部への配置を許すものとする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、パンチプレスやレーザ加工機等の板材加工機の加工プログラムを作成する過程等で、素材となる板材に対して板材部品の配置を定める自動ネスティング装置に関する。

板金加工の自動ネスティング装置では、図形データでそれぞれ示される板材図形に対して、部品図形を所定の基準に従って配置する。この場合に、一般的に、素材板材の四方周囲には、板材を配置しないデッドゾーンを設けている。このデッドゾーンは、直線精度や寸法精度の良くない素材縁部や、ワークホルダのクランプ部分となる掴み代等である。素材となる板材の寸法は、各種規格等でも許容誤差が大きく認められており、例えば十数mm程度の誤差を生じている場合がある。

従来のネスティングでは、これらのデッドゾーンを除く素材中央部分に部品を配置し、デッドゾーンには配置しないようにしている。なお、ライトアングルシャー用の大物部品のネスティングでは、デッドゾーンに配置する場合があるが、これは特殊な例である。
上記のように素材縁にデッドゾーンが発生し、部品が配置されないため、歩留りが上がらないとう問題点がある。

そこで、パンチプレスやレーザ加工機等で加工する部品の形態を考察してみたところ、板材の辺によっては、精度上の要求が厳しくなく、ある程度大きな誤差が許容される場合がある。例えば、ケースの蓋等のとなる板材折り曲げ部品として、図６（Ａ）に示すようなものがある。この部品Ｗａ′は、内側折り曲げ片Ｗａａを有していて、この折り曲げ片Ｗａａの先端となる辺ａは、隠れ部分となって他の部材との干渉も生じないため、寸法や直線性等の精度が要求されない。上記部品Ｗａ′は、図６（Ｂ）に展開図を示すような板材部品Ｗａを、パンチプレスまたはレーザ加工機等で切り抜いて得た後、同図に破線で示す箇所をプレスブレーキ等の曲げ機械で折り曲げることで得られる。上記折り曲げ部品Ｗａ′の辺ａは、展開図では両端の辺ａとなる。したがって、この辺ａには精度が要求されない。
このような寸法精度の要求されない部品Ｗａまで、板材Ｗのデッドゾーンを除く中央に配置するのでは、歩留り向上を図ることができない。

この発明の目的は、部品の要求精度によっては板材周辺への部品配置を可能とし、必要な精度を確保しつつ、歩留りを向上させることのできる自動ネスティング装置を提供することである。
この発明の他の目的は、素材となる板材の誤差が大きくても、部品配置箇所が板材から周囲にはみ出すことがなく、確実に配置できるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、転置により部品をより一層歩留り良く配置することである。

この発明の自動ネスティング装置（１）は、板材加工機（３）に適用される自動ネスティング装置（１）であって、板材（Ｗ）から切り抜く部品（Ｗａ）の図形（Ｇ）を示すデータである部品データ（Ｄ１）を記憶する部品データ記憶手段（２１）と、前記部品データ（Ｄ１）の部品（Ｗａ）を、所定の基準（２３）に従い原則として前記板材（Ｗ）の周辺部（ＷＥ）を除く中央部（ＷＳ）に配置する部品配置手段（２２）とを備え、前記部品データ記憶手段（２１）は、前記部品データ（Ｄ１）の属性データとして、部品（Ｗａ）の端部の精度要求情報（Ｄ１ｂ）を記憶するものであり、前記部品配置手段（２１）は、前記精度要求情報（Ｄ１ｂ）に従って許容される場合に前記原則に反して前記板材（Ｗ）の周辺部（ＷＥ）への配置を許すものとしたことを特徴とする。
この構成によると、部品配置手段（２２）は、部品データ（Ｄ１）の精度要求情報（Ｄ１ｂ）に応じて部品（Ｗａ）の配置を行い、特に精度要求情報（Ｄ１ｂ）によって許可されていない場合は、原則どおり、板材（Ｗ）の周辺部（ＷＥ）を除く中央部（ＷＳ）に部品（Ｗａ）を配置する。精度要求情報（Ｄ１ｂ）によって許可されている場合は、前記原則に反して前記板材（Ｗ）の周辺部（ＷＥ）への配置を行う。このように、板材中央（ＷＳ）に配置するという原則を維持しながら、精度要求上で許容される場合に周辺部（ＷＥ）への配置を行うようにしたため、必要な精度を確保しながら、歩留りを向上させることでできる。

前記板材加工機（３）は、前記板材（Ｗ）を板材平面と平行な前後左右方向に移動させる板材移動手段（７）と、前後方向のいずれか一方と、左右方向のいずれか一方に板材（Ｗ）を位置決めする位置決め手段（８，９）とを備えるものであっても良い。その場合、前記部品配置手段（２２）は、位置決め手段（８，９）側の板材周辺部（ＷＥ）への部品配置を行うものとする。
位置決め手段（８，９）側の板材周辺部（ＷＥ）は、板材加工機（３）上で位置決め手段（８，９）により位置決めされるため、板材（Ｗ）の寸法等精度が低くても、板材加工機（３）に対しては比較的精度良く配置される。そのため部品配置手段（２２）により、位置決め手段（８，９）側の板材周辺部（ＷＥ）への部品配置を行うものとすることで、板材（Ｗ）の寸法精度が悪くても、部品配置手段（２２）によって配置が定められた部品（Ｗａ）が、板材加工機（３）上で板材（Ｗ）から周辺へはみ出すようなことがなく、確実に配置することができる。

前記部品配置手段（２２）は、精度要求情報（Ｄ１ｂ）に応じて転置して板材周辺部（ＷＥ）に配置する基準（Ｓ４）を持つものとしても良い。例えば、精度要求情報（Ｄ１ｂ）として高精度が必要な辺と精度が悪くても良い辺とであって、元の姿勢では板材の周辺部（ＷＥ）への配置が行えない場合に、精度が悪くても良い辺が板材周辺部（ＷＥ）に配置されるように転置するものとする。
このように転置を可能とすることにより、要求精度を満足しながら、板材（Ｗ）の周辺部（ＷＥ）に配置できる場合が増え、歩留りがより一層向上する。

この発明の自動ネスティング装置は、板材加工機に適用される自動ネスティング装置であって、板材から切り抜く部品の図形を示すデータである部品データを記憶する部品データ記憶手段と、前記部品データの部品を、所定の基準に従い原則として前記板材の周辺部を除く中央部に配置する部品配置手段とを備え、前記部品データ記憶手段は、前記部品データの属性データとして、部品の端部の精度要求情報を記憶するものであり、前記部品配置手段は、前記精度要求情報に従って許容される場合に前記原則に反して前記板材の周辺部への配置を行うものとしたため、部品の要求精度によっては板材周辺への部品配置が可能となり、そのため必要な精度を確保しつつ、歩留りを向上させることができる。
前記板材加工機が、前記板材を板材平面と平行な前後左右方向に移動させる板材移動手段と、前後方向のいずれか一方と、左右方向のいずれか一方に板材を位置決めする位置決め手段とを備えるものである場合に、前記部品配置手段を、位置決め手段側の板材周辺部への部品配置を行うものとした場合は、素材となる板材の誤差が大きくても、部品配置箇所が板材から周囲にはみ出すことがなく、確実に配置することができる。
前記部品配置手段が、精度要求情報に応じて転置して板材周辺部に配置する基準を持つものである場合は、転置により部品をより一層歩留り良く配置することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１は、この自動ネスティング装置１を備えた自動プログラミング装置２の概念構成を示すブロック図である。自動プログラミング装置２は、板材加工機３を制御する数値制御装置４に実行させる加工プログラム５を自動生成する装置である。加工プログラム５はＮＣコード等からなる。

板材加工機３は、所定の加工位置Ｐで加工を行うものであり、板材Ｗをテーブル６上で板材平面と平行な前後方向（Ｙ軸方向）および左右方向（Ｘ軸方向）に移動させる板材移動手段７を有する。また、板材加工機３は、前後方向に対して後方と、左右方向に対して左方に、板材Ｗをそれぞれ位置決めする手段であるワークホルダ８およびエンドロケータ９を有している。なお、この明細書では、前後方向（Ｙ軸方向）については、板材Ｗを搬入基準位置Ｏから加工位置Ｐへ送り込む方向を前方、手前側となる方向を後方と呼ぶことにする。

図２に示すように、板材加工機３はタレット式のパンチプレスからなり、タレット１５に搭載された希望の工具（図示せず）がパンチ位置Ｐに割り出された状態で、その工具によるパンチ加工がパンチ駆動手段１６の駆動で行われる。前記板材移動手段７は、フレーム１０上を前後移動するキャリッジ１１と、このキャリッジ１１に左右移動自在に搭載されたクロススライド１２と、このクロススライド１２の複数箇所に取付けられて板材Ｗの縁部を把持する複数のワークホルダ８とで構成される。キャリッジ１１およびクロススライド１２は、それぞれサーボモータおよびボールねじ機構により進退駆動される。ワークホルダ８は、上下に開閉して板材Ｗを把持するものであり、先端部に板材Ｗの端縁を当接させる位置決め面８ａ（図３（Ａ））を有している。エンドロケータ９は、テーブル６の上面に対して突没可能に設けられたものであり、板材Ｗを搬入して位置決めする時に突出させられる。搬入基準位置Ｏは、キャリッジ１１が最後退位置（図１または図２に図示の位置）にあるときのワークホルダ８の位置決め面８ａの前後方向座標と、エンドロケータ９の左右方向座標とで定められる位置である。

図１において、自動プログラミング装置２は、コンピュータ並びにこれに実行させるプログラムおよびデータにより構成される。自動プログラミング装置２は、工具マスタファイル１８，工具配置手段１９，自動ネスティング装置１、およびＮＣデータ化手段２０を有している。

工具マスタファイル１８は、板材加工機３で用いる各工具についての形状，寸法等の情報を、工具番号と対応させて登録した手段である。
工具配置手段１９は、板材Ｗから切り抜く部品Ｗａの図形Ｇを示すデータＤ１ａに対して、そのデータＤ１ａで示される部品図形Ｇの周囲や内部に工具を配置する手段である。すなわち、部品図形Ｇの各箇所をどの工具で打ち抜くかを定める手段である。この工具配置は設定規則（図示せず）に従って行われ、また工具マスタファイル１８の情報を用いて行われる。
工具マスタファイル１８および工具配置手段１９は、パンチプレス等のように形状の定まった工具を用いる板材加工機３の場合に設けられるが、レーザ加工機等のように加工ヘッドで任意形状の加工が行われる場合は必要でない。

自動ネスティング装置１は、部品データ登録手段２１と、部品配置手段２２とを有している。
部品データ登録手段２１は、板材Ｗから切り抜く部品Ｗａの図形Ｇを示すデータである部品データＤ１を記憶する手段である。部品データ登録手段２１には、例えばオーダー単位など、ネスティング単位とされる複数の部品データＤ１が記憶される。部品データ登録手段２１は、部品データＤ１の属性データとして、部品Ｗａの端部の精度要求情報Ｄ１ｂを記憶するものとされている。すなわち、部品データＤ１は、図形Ｇを示すデータである部品図形データＤ１ａと、属性情報としての精度要求情報Ｄ１ｂとを有している。部品図形データＤ１ａは、図形Ｇを示す複数の線データの集まり等により構成される。

部品配置手段２２は、部品データＤ１の部品Ｗａ、詳しくは部品Ｗａを示す図形Ｇを、所定の基準２３に従い、板材Ｗを示す素材図形Ｆに対して配置し、ネスティング済データＤ２を生成する手段である。
なお、工具配置手段１９による工具配置と、部品配置手段２２による部品配置とは、いずれを先に行うようにしても良いが、この実施形態では、工具配置手段１９による工具配置を先に行うようにしている。したがって、ネスティング済データＤ２は、工具配置の定まったデータとなっている。

ＮＣデータ化手段２０は、工具配置手段１９による工具配置、および部品配置手段２２による部品配置が完了したデータに対して、動作命令の作成や最適化等を行い、実行可能な形式のＮＣデータからなる加工プログラム５を生成する手段である。

以下、自動ネスティング装置１についての詳細を説明する。部品データＤ１における精度要求情報Ｄ１ｂとしては、各部品Ｗａの図形Ｇについて、例えば周囲４辺（前辺，後辺，左辺，および右辺）の各々について、要求精度の情報を有するものとされる。要求精度の情報は、多段階に設定しても良いが、ここでは単に「要」，「不要」の２段階で設定するようにしている。

部品配置手段２２は、前記所定の基準２３として、原則基準Ｓ１を有し、その例外基準として端部配置許可基準Ｓ２、位置決め側配置基準Ｓ３、転置の基準Ｓ４、および板材辺の利用基準Ｓ５を有している。

原則基準Ｓ１は、原則の一つとして、部品Ｗａは板材Ｗの所定の周辺部ＷＥを除く中央部ＷＳに配置するという中央配置の基準を定めている。周辺部ＷＥの範囲は、例えば「板材Ｗの外周辺から○○mm内側までの範囲」等のように、任意に設定される。周辺部ＷＥの範囲は、板材Ｗの各辺に応じて異なる寸法の範囲としても良い。
原則基準Ｓ１は、中央配置の基準を充足する範囲で、例えば歩留り最大となる配置を選択する基準や、板材Ｗのどの位置から順に各部品Ｗａを配置するか等の基準が定められている。原則基準Ｓ１のうちの歩留り最大の基準は、中央配置の基準を充足されない場合であっても、他の基準で例外的に周辺部ＷＥへの配置が認められる場合は、その認められる範囲を含めて歩留りが最大となるように配置するものとされる。

端部配置許可基準Ｓ２は、部品データＤ１の精度要求情報Ｄ１ｂに従って、許容される場合に原則基準Ｓ１の設定前記原則に反して、板材Ｗの周辺部ＷＥへの配置を許す手段である。端部配置許可基準Ｓ２は、部品データＤ１の精度要求情報Ｄ１ｂとして、上記のように各辺毎に精度要求の有無等が設定されている場合、その精度要求「無」の辺についてのみ周辺部ＷＥへの配置を許すものとされる。
端部配置許可基準Ｓ２は、板材Ｗの周辺部ＷＥへの配置を許す基準であり、必ずしも周辺部ＷＥへ配置を行わなくても良い。端部配置許可基準Ｓ２は、これとは逆に、他の条件で可能な限り、板材Ｗの周辺部ＷＥへ配置するものとしても良い。

位置決め側配置基準Ｓ３は、周辺部ＷＥに配置する場合に、位置決め手段側の板材周辺部ＷＥへの部品配置を行う基準である。この実施形態では、前後方向についてはワークホルダ８側である後ろ側へ、左右方向へはエンドロケータ９のある左側へ部品配置を行うものとされる。位置決め側配置基準Ｓ３は、端部配置許可基準Ｓ２で許される場合に採用される。

転置の基準Ｓ４は、部品データＤ１の精度要求情報Ｄ１ｂに応じ、転置して、つまり方向を変えて板材周辺部ＷＥに配置する基準である。転置の基準Ｓ４は、例えば、精度要求情報Ｄ１ｂとして高精度が必要な辺と精度が悪くても良い辺とであって、元の姿勢では板材Ｗの周辺部への配置が行えないが、転置すれば行える場合に、精度が悪くても良い辺が板材周辺部ＷＥに配置されるように転置する基準である。

板材辺の利用基準Ｓ５は、板材Ｗの辺に部品Ｗａの辺が位置するように部品配置を行う基準である。板材辺の利用基準Ｓ５の使用については、例えば、部品データＤ１における属性情報として、「板材辺を利用する」，または「板材辺を利用可能」等の板材辺利用情報を、部品図形Ｇの任意の辺について定めておき、その「利用する」または「利用可能」との情報がある場合に、板材辺を使用するものとする。板材辺利用情報は、精度要求情報Ｄ１ｂとして設けられたものであっても良い。

上記構成の自動ネスティング装置１による部品配置の具体例を図３，図４と共に説明する。図１の部品データＤ１における精度要求情報Ｄ１ｂとして、各辺とも精度要求「要」の場合は、原則基準Ｓ１に従い、図３（Ａ）のように、板材Ｗの周辺部ＷＥを除く中央部ＷＳに部品Ｗａを配置する。

図３（Ａ）の部品Ｗａについて、精度要求情報Ｄ１ｂ（図１）として、左辺について精度要求「不要」である場合は、端部配置基準Ｓ２に従い、図３（Ｂ）のように部品Ｗａの左辺が板材Ｗの周辺部ＷＥに位置するように配置される。なお、必ずしも周辺部ＷＥに配置しなくても良いが、原則基準Ｓ１における歩留り最大等の基準により、図３（Ｂ）のような周辺部ＷＥへの配置が選択される。
このように、精度要求上で許容される場合に周辺部ＷＥへ配置を行うようにしたため、必要な精度を確保しながら、歩留りを向上させることができる。

端部配置基準Ｓ２の適用時は、位置決め側配置基準Ｓ３も充足する必要があり、エンドロケータ９側である左辺、およびワークホルダ８側である後辺についてのみ、周辺部ＷＥへの配置が許される。したがって、精度要求情報Ｄ１ｂとして、右辺について精度要求「不要」とされていても、板材Ｗの右辺の周辺部ＷＥに掛かるように部品Ｗａを配置することはできない。
位置決め手段側の板材周辺部ＷＥは、板材加工機３上で位置決め手段（エンドロケータ９およびワークホルダ８）により位置決めされるため、素材となる板材Ｗの寸法等精度が低くても、板材加工機１に対しては比較的精度良く配置される。そのため、部品配置手段２２により、位置決め手段側の板材周辺部ＷＥへの部品配置を行うものとすることで、板材Ｗの寸法精度が悪くても、部品配置手段２２によって配置が定められた部品Ｗａが、板材加工機３上で板材Ｗから周辺へはみ出すようなことがなく、確実に配置することができる。

右辺について精度要求「不要」とされていた場合には、転置の基準Ｓ４が適用され、その場合、図３（Ｃ）のように、部品Ｗａを左右逆方向となるように転置して配置される。このように、転置を許すことで、より一層の歩留り向上が図れる。なお、転置を許可するか否かは、例えば部品データＤ１の属性データとして、転置許可の有無の情報を与えておき、「許可」の情報がある場合のみ転置されるようにする。転置不可の場合は、図１（Ａ）のように中央部ＷＳに配置することになる。

また、部品データＤ１の属性データとして、「板材辺を利用する」，または「板材辺を利用可能」等の板材辺利用情報が示されているときは、板材辺の利用基準Ｓ５に従い、図４のように、部品Ｗａの辺が板材Ｗの辺に重なるように部品Ｗａを配置する。すなわち部品Ｗａの重なり辺について、素材となる板材Ｗの辺をそのまま利用し、重なり辺についての加工を省略する。これにより、歩留り向上に加えて、加工工数の削減による加工の効率向上が得られる。

例えば、従来では、図５に例を示すように、部品Ｗａの３辺をパンチ加工等で打ち抜いておいて、切断線Ｓをシャーリング機等で切断することで部品Ｗａを切り離すような加工を行うが場合があったが、上記の板材辺の利用基準Ｓ５に従うと、このようなシャーリング機による切断工程が削減される。
なお、板材辺の利用基準Ｓ５の採用については、位置決め側配置基準Ｓ３を充足した上で採用するようにする。これにより、部品Ｗａの精度が確保される。

この発明の一実施形態にかかる自動ネスティング装置を備えた自動プログラミング装置の概念構成を示すブロック図である。 同自動ネスティング装置を適用する板材加工機の一例の平面図である。 同自動ネスティング装置の処理の一例の説明図である。 同自動ネスティング装置の処理の他の例の説明図である。 図４の処理と比較する従来の処理例の説明図である。 （Ａ）は従来の精度不要な辺を有する折り曲げ加工された板材部品の一例を示す斜視図、（Ｂ）はその展開図である。

符号の説明

１…自動ネスティング装置
２…自動プログラミング装置
３…板材加工機
７…板材移動手段
８…ワークホルダ（位置決め手段）
８ａ…位置決め面
９…エンドロケータ（位置決め手段）
２１…部品データ登録手段
２２…部品配置手段
２３…所定の基準
Ｄ１…部品データ
Ｄ１ａ…部品図形データ
Ｄ１ｂ…精度要求情報
Ｇ…部品図形
Ｐ…加工位置
Ｓ１…原則基準
Ｓ２…端部配置許可基準
Ｓ３…位置決め側配置基準
Ｓ４…転置の基準
Ｓ５…板材辺の利用基準
Ｗ…板材
ＷＥ…周辺部
ＷＳ…中央部
Ｗａ…部品

Claims (3)

1. 板材加工機に適用される自動ネスティング装置であって、板材から切り抜く部品の図形を示すデータである部品データを記憶する部品データ記憶手段と、前記部品データの部品を、所定の基準に従い原則として前記板材の周辺部を除く中央部に配置する部品配置手段とを備え、前記部品データ記憶手段は、前記部品データの属性データとして、部品の端部の精度要求情報を記憶するものであり、前記部品配置手段は、前記精度要求情報に従って許容される場合に前記原則に反して前記板材の周辺部への配置を許すものとしたことを特徴とする自動ネスティング装置。
2. 前記板材加工機は、前記板材を板材平面と平行な前後左右方向に移動させる板材移動手段と、前後方向のいずれか一方と、左右方向のいずれか一方に板材を位置決めする位置決め手段とを備えるものであり、前記部品配置手段は、位置決め手段側の板材周辺部への部品配置を行うものとした請求項１記載の自動ネスティング装置。
3. 前記部品配置手段は、精度要求情報に応じて転置して板材周辺部に配置する基準を持つものとした請求項２記載の自動ネスティング装置。
   

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