JP2014219777A - 自動プログラミング装置および方法および加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の長さ以上のパーツがある場合に、歩留まりを落とさずに、長尺パーツの配置位置を自動的に変更するネスティングプログラムを作成することができる自動プログラミング装置を提供する。
【解決手段】加工機の加工プログラムを作成する自動プログラミング装置において、パーツの情報および被加工部材の情報が入力された場合、歩留まり優先のネスティングを行い、パーツの情報から所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定し、所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、切断予定部分に基づいてパーツをグループ分けし、所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定し、設定されたパーツの配置位置に基づいてパーツのグループの並び替えを行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、長尺な被加工部材の加工ネスティングプログラムを自動で作成する自動プログラミング装置に関し、特に、歩留まりを落とさずに、長尺パーツの配置位置を自動的に変更するネスティングプログラムを作成することができる自動プログラミング装置および方法および加工システムに関するものである。

通常、パイプ、形鋼等の被加工部材を加工する場合、その被加工部材におけるパーツの配置を決めるネスティングは、オペレータにより手動で行われていた。

すなわち、被加工部材におけるパーツの配置を決めるにあたり、オペレータが、歩留まりが落ちないように、手探りでパーツの配置を考えながら行っていた。

なお、先行技術文献は該当のものがありませんでした。

しかしながら、上記従来の方法では、被加工部材におけるパーツの配置を決めるにあたり、オペレータが、歩留まりが落ちないように、手探りでパーツの配置を考えながら行っており、多くの時間を必要とすると共に、熟練が必要となり、場合によっては、歩留まりが悪くなったり、加工後の作業に支障をきたしたりする問題があった。

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、被加工部材に対してパーツを配置するネスティングを行い、そのネスティングの結果に基づいて加工機による前記被加工部材の加工を行う加工システムにおいて、前記加工機のネスティングの加工プログラムを作成する自動プログラミング装置であって、
ネスティングに投入するパーツの情報および前記被加工部材の情報を入力すると共に、所定の長さ以上のパーツの配置位置を入力するための入力手段と、
以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御手段と、を有する自動プログラミング装置である。

（Ａ）前記入力手段より前記パーツの情報および前記被加工部材の情報が入力された場合、歩留まり優先のネスティングを行う工程と、
（Ｂ）前記パーツの情報から前記所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定する工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）において前記所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、前記被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、前記切断予定部分に基づいて前記パーツをグループ分けする工程と、
（Ｄ）前記所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定する工程と、
（Ｅ）前記工程（Ｄ）において設定された前記パーツの配置位置に基づいて前記パーツのグループの並び替えを行う工程。

請求項２に係る発明は、前記制御手段が、さらに、前記工程（Ｅ）で並び替えられた前記グループのパーツを確認し、前記パーツの配置を決定する工程（Ｆ）を制御することを特徴とする請求項１に記載の自動プログラミング装置である。

請求項３に係る発明は、前記加工機が、前記被加工部材の加工を行う加工テーブルを有し、前記パーツの所定の長さが、前記加工テーブルの加工範囲の半分の長さであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の自動プログラミング装置である。

請求項４に係る発明は、前記パーツのグループの並び替えは、前記所定の長さ以上のパーツが先に加工される側に来るように並び替えるか、前記所定の長さ以上のパーツが後に加工される側に来るように並び替えるかのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動プログラミング装置である。

請求項５に係る発明は、被加工部材に対してパーツを配置するネスティングを行い、そのネスティングの結果に基づいて加工機による前記被加工部材の加工を行う加工システムにおいて、入力手段および制御手段を有する自動プログラミング装置によって、前記加工機のネスティングの加工プログラムを作成する自動プログラミング方法であって、
（Ａ）前記入力手段により、ネスティングに投入するパーツの情報およびネスティングに使用する前記被加工部材の情報を入力する工程と、
（Ｂ）前記パーツの情報および前記被加工部材の情報に基づいて、前記制御手段より、歩留まり優先のネスティングを行う工程と、
（Ｃ）前記制御手段より、前記パーツの情報から前記所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において前記所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、前記制御手段より、前記被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、前記切断予定部分に基づいて前記パーツをグループ分けする工程と、
（Ｅ）前記入力手段により、前記所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定する工程と、
（Ｆ）前記制御手段より、前記工程（Ｅ）において設定された前記パーツの配置位置に基づいて前記パーツのグループの並び替えを行う工程と、を有することを特徴とする自動プログラミング方法である。

請求項６に係る発明は、前記制御手段が、さらに、前記工程（Ｅ）で並び替えられた前記グループのパーツを確認し、前記パーツの配置を決定する工程（Ｆ）を制御することを特徴とする請求項５に記載の自動プログラミング方法である。

請求項７に係る発明は、前記加工機が、前記被加工部材の加工を行う加工テーブルを有し、前記パーツの所定の長さが、前記加工テーブルの加工範囲の半分の長さであることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の自動プログラミング方法である。

請求項８に係る発明は、前記パーツのグループの並び替えは、前記所定の長さ以上のパーツが先に加工される側に来るように並び替えるか、前記所定の長さ以上のパーツが後に加工される側に来るように並び替えるかのいずれかであることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の自動プログラミング方法である。

請求項９に係る発明は、被加工部材に対してパーツを配置するネスティングを行い、そのネスティングの結果に基づいて加工機による前記被加工部材の加工を行う加工システムであって、
前記被加工部材の加工を行う加工機と、
前記加工機のネスティングの加工プログラムを作成する自動プログラミング装置と、を備え、
前記自動プログラミング装置が、
ネスティングに投入するパーツの情報および前記被加工部材の情報を入力すると共に、所定の長さ以上のパーツの配置位置を入力するための入力手段と、
以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御手段と、を有する加工システムである。

（Ａ）前記入力手段より前記パーツの情報および前記被加工部材の情報が入力された場合、歩留まり優先のネスティングを行う工程と、
（Ｂ）前記パーツの情報から前記所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定する工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）において前記所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、前記被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、前記切断予定部分に基づいて前記パーツをグループ分けする工程と、
（Ｄ）前記所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定する工程と、
（Ｅ）前記工程（Ｄ）において設定された前記パーツの配置位置に基づいて前記パーツのグループの並び替えを行う工程。

本発明によれば、所定の長さ以上のパーツがある場合に、歩留まりを落とさずに、長尺パーツの配置位置を自動的に変更するネスティングプログラムを作成することができるようになる。

また、熟練を必要とせずに、短時間で、パイプ状の長尺なワークの加工のネスティングを行うことができる。

本発明を実施したレーザ加工システムの概略を示す説明図である。 図１に示した自動プログラミング装置の概略構成図である。 自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作を示すフローチャートである。 自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作の説明図である。 自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作の説明図である。 自動プログラミング装置にて、長尺パーツの配置位置の設定をコントロールする必要性を説明する図である。 自動プログラミング装置にて、長尺パーツの配置位置の設定をコントロールする必要性を説明する図である。 自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作の説明図である。 自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作の説明図である。

図１は、本発明を実施したレーザ加工システムの概略を示す説明図である。

なお、この実施形態では、被加工部材として中空状部材（パイプ）を用いて説明するが、被加工部材としては、丸パイプ、角パイプ、長角パイプ、溝形鋼、山形鋼、不等辺山形鋼、リップ溝形鋼、成形山形鋼、成形溝形鋼等が適用できる。

図１に示すように、このレーザ加工システム１０は、データベース（記憶手段）１１内の被加工部材としての中空状部材（パイプ）５の形状データ等を用いレーザ加工機１の加工プログラムを作成する自動プログラミング装置９を有しており、その自動プログラミング装置９により作成された所定の加工プログラムによるＮＣデータがＮＣ装置１３によりドライブデータに変換されてレーザ加工機１へ送られ、そのドライブデータに従ってレーザ加工機１の制御装置２により各所の制御がおこなわれ、レーザ加工テーブル２５上の被加工部材（パイプ５）のレーザ加工が行われるようになっている。

なお、上記データベース１１内には、加工によって得られる部品（パーツ）のデータ等も蓄積されている。また、レーザ加工機１には、加工部材の搬入出に用いるシャトルテーブル３３が備えられる。

図２は、図１に示した自動プログラミング装置９の概略構成を示すブロック図である。

図２に示すように、自動プログラミング装置９は、コンピュータからなり、ＲＯＭ１７およびＲＡＭ１９が接続されたＣＰＵ１５を有しており、ＣＰＵ１５には、さらに、キーボードのような入力装置２１とデイスプレイのような表示装置２３が接続されている。また、上記ＣＰＵ１５に、データベース１１が接続されるようになっている。

そして、この自動プログラミング装置９では、ＣＰＵ１５が、入力装置２１よりのオペレータからの指示に従い、データベース１１内の被加工部材（パイプ５）のデータを用いると共に、ＲＯＭ１７よりのコンピュータプログラムに従ってＲＡＭ１９を用いて、後述するようなレーザ加工機１の加工プログラムを作成するようになっている。

次に、図１に示したレーザ加工機１における加工動作および構成について簡単に説明する。

図１において、レーザ加工機１のレーザ加工テーブル２５上において、被加工部材（パイプ５）の一端を、回転インデックス２７のチャック２９に係合して固定すると共に、パイプ５の適所を製品サポート部材３１によって支持するようになっている。なお、製品サポート部材３１は、レーザ加工テーブル２５上に移動自在に設けられており、複数個設置しても良い。

そして、パイプ５がレーザ加工テーブル２５上において固定された状態で、制御装置２の制御に基づいて、加工ヘッド７を加工軌跡に沿って移動させながらレーザ照射し、パイプ５の材料端５ａ側から切断加工するようになっている。

なお、自動プログラミング装置９により作成されたパイプ加工ネスティングの加工プログラムによるドライブデータがＮＣ装置１３へ送られ、そのドライブデータに従ってレーザ加工制御が行われる。

次に、図３〜９を参照して、図１および図２に示した自動プログラミング装置９のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作について説明する。

図３は、自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作を示すフローチャートであり、図４、５、８、９は、自動プログラミング装置のパイプ加工ネスティングのプログラム作成動作の説明図であり、図６、７は、自動プログラミング装置にて、長尺パーツの配置位置の設定をコントロールする必要性を説明する図である。

まず、ステップ１０１において、自動プログラミング装置９へ、被加工部材（パイプ５）のデータおよびネスティングするパーツのデータ等が入力される。

ここで、被加工部材（パイプ５）のデータは、データベース１１より読み取り、ネスティングするパーツのデータは、オペレータにより入力装置２１を介して入力される。

次に、ステップ１０３において、パイプ５のデータおよびネスティングするパーツのデータに基づいて、歩留まり優先のネスティングが行われる。

すなわち、ラップ量を考慮した歩留まりの良いネスティングが行われる。ラップ量を考慮した歩留まりの良いネスティングとは、長尺パーツとラップするパーツを、歩留まりを落とさずに移動させるために、長尺パーツと一緒に移動させるようにするネスティングを指す。

ここで、ラップとは、例えば、図４（ａ）に示すようなパーツＰ１、Ｐ２が互いに重なる部分を示す。

ここでは、図４（ｂ）に示すような円筒状のパイプ５に対して、図４（ｃ）に示すようなパーツＰ３〜Ｐ８を歩留まり優先のネスティングをすると、図４（ｄ）に示すようなパーツ配置となる。

ここでは、自動プログラミング装置９のＣＰＵ１５が、パーツＰ３〜Ｐ８の全ての組み合わせを想定し、ラップ量を考慮した歩留まりの良い組み合わせを導き出す。

次に、ステップ１０５において、パーツのデータに基づいて、所定の長さ以上の長尺パーツがあるか否かが判定される。この実施形態では、その所定の長さとは、レーザ加工テーブル２５の加工範囲の半分の長さとなっている。

ここでは、自動プログラミング装置９のＣＰＵ１５が、パーツＰ３〜Ｐ８の個々の長さと、レーザ加工テーブル２５の加工範囲の半分の長さとの比較を行い、レーザ加工テーブル２５の加工範囲の半分の長さ以上のパーツを探り出す。図４（ｄ）に示すようなパーツＰ３〜Ｐ８の場合、パーツＰ４が、レーザ加工テーブル２５の加工範囲の半分の長さ以上の長尺パーツとされる。

ただし、所定の長さは、例えば、800mm, 1200mm, 1500mm 等の任意の値でも良い。

次に、上記ステップ１０５において所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、ステップ１０７において、パイプ５の長さ方向に対して垂直の切断予定部分（輪切り予定部分）で分割してグループ分けが行われる。

ここでは、自動プログラミング装置９のＣＰＵ１５が、パイプ５の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、その切断予定部分に基づいてパーツをグループ分けする。図４（ｄ）に示すようなパーツＰ３〜Ｐ８の場合、図５に示すように、切断予定部分ＰＣ１〜ＰＣ３が検出され、Ｇ１〜Ｇ３のグループに分割される。

次に、ステップ１０９において、長尺パーツの配置位置の設定が行われる。

ここでは、オペレータにより、自動プログラミング装置９の入力装置２１を介して、長尺パーツが、加工順が後のパイプ５のチャック２９側に配置されるか、加工順が先のパイプ５の材料端５ａ側に配置されるかが入力され設定される。

なお、この長尺パーツの配置位置の設定は、以下の加工状況に基づいて決められる。

すなわち、長尺パーツＰ４が、パイプ５の材料端５ａ側に配置される場合とは、例えば、図６（ａ）に示すように、パイプ５の段取り（加工機１への取り付け）をクレーンＫを用いて、数名（２〜３名）の作業者で行った後、図６（ｂ）に示すように、その数名（２〜３名）の作業者が待機する場合である。この場合、図６（ｃ）に示すように、長尺パーツＰ４の切り離し加工前に、製品サポート部材３１およびクレーンＫでパイプ５を支持しながら切り離し加工を行い、待機していた作業者によって、切り離された長尺パーツＰ４の搬出を行う。なお、残りのパーツＰ３、Ｐ５〜Ｐ８は、短いパーツであるので、一人のオペレータで搬出可能となる。

また、長尺パーツＰ４が、パイプ５のチャック２９側に配置される場合とは、例えば、図７（ａ）に示すように、パイプ５の段取り（加工機１への取り付け）をクレーンＫを用いて、数名（２〜３名）の作業者で行った後、図７（ｂ）に示すように、オペレータ以外の作業者が別の場所へ移動する場合である。この場合、図７（ｂ）に示すように、パーツＰ７、Ｐ８は、短いパーツであるので、一人のオペレータで搬出され、図７（ｃ）に示すように、長尺パーツＰ４の切り離し加工前に、製品サポート部材３１でパイプ５を支持しながら切り離し加工を行い、製品サポート部材３１を用いて、長尺パーツＰ４を搬出しやすい場所まで移動し、戻って来た作業者あるいは一人で、クレーンＫを用いて、切り離された長尺パーツＰ４の搬出を行う。

次に、ステップ１１１において、上記ステップ１０９における設定配置に基づいて、パーツのグループの並び替えが行われる。

すなわち、長尺パーツＰ４がパイプ５の材料端５ａ側に配置される場合には、図８に示すような配置となり、長尺パーツＰ４がパイプ５のチャック２９側に配置される場合には、図９に示すような配置となる。

次に、ステップ１１３において、全てのネスティング結果の確認が行われ、パーツの配置が決定された場合、パイプ加工ネスティングのプログラム作成処理が終了する。

なお、上述のように自動プログラミング装置９により作成されたパイプ加工ネスティングの加工プログラムによるドライブデータはＮＣ装置１３へ送られ、そのドライブデータに従ってレーザ加工制御が行われる。

この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。

例えば、本実施形態では、被加工部材として円筒状のパイプに適用したが、これに限定されず、丸パイプ、角パイプ、長角パイプ、溝形鋼、山形鋼、不等辺山形鋼、リップ溝形鋼、成形山形鋼、成形溝形鋼等の他の形状の被加工部材に適用しても良い。

１…レーザ加工機
５…被加工部材
７…レーザ加工ヘッド
９…自動プログラミング装置
１０…レーザ加工制御システム
１１…データベース
１３…ＮＣ装置
１５…ＣＰＵ
１７…ＲＯＭ
１９…ＲＡＭ
２１…入力装置
２３…表示装置
２５…レーザ加工テーブル
２７…回転インデックス
２９…チャック
３１…製品サポート部材
Ｐ…パーツ

Claims (9)

1. 被加工部材に対してパーツを配置するネスティングを行い、そのネスティングの結果に基づいて加工機による前記被加工部材の加工を行う加工システムにおいて、前記加工機のネスティングの加工プログラムを作成する自動プログラミング装置であって、
   ネスティングに投入するパーツの情報および前記被加工部材の情報を入力すると共に、所定の長さ以上のパーツの配置位置を入力するための入力手段と、
   以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御手段と、を有する自動プログラミング装置。
   （Ａ）前記入力手段より前記パーツの情報および前記被加工部材の情報が入力された場合、歩留まり優先のネスティングを行う工程と、
   （Ｂ）前記パーツの情報から前記所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定する工程と、
   （Ｃ）前記工程（Ｂ）において前記所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、前記被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、前記切断予定部分に基づいて前記パーツをグループ分けする工程と、
   （Ｄ）前記所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定する工程と、
   （Ｅ）前記工程（Ｄ）において設定された前記パーツの配置位置に基づいて前記パーツのグループの並び替えを行う工程。
2. 前記制御手段が、さらに、前記工程（Ｅ）で並び替えられた前記グループのパーツを確認し、前記パーツの配置を決定する工程（Ｆ）を制御することを特徴とする請求項１に記載の自動プログラミング装置。
3. 前記加工機が、前記被加工部材の加工を行う加工テーブルを有し、前記パーツの所定の長さが、前記加工テーブルの加工範囲の半分の長さであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の自動プログラミング装置。
4. 前記パーツのグループの並び替えは、前記所定の長さ以上のパーツが先に加工される側に来るように並び替えるか、前記所定の長さ以上のパーツが後に加工される側に来るように並び替えるかのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動プログラミング装置。
5. 被加工部材に対してパーツを配置するネスティングを行い、そのネスティングの結果に基づいて加工機による前記被加工部材の加工を行う加工システムにおいて、入力手段および制御手段を有する自動プログラミング装置によって、前記加工機のネスティングの加工プログラムを作成する自動プログラミング方法であって、
   （Ａ）前記入力手段により、ネスティングに投入するパーツの情報およびネスティングに使用する前記被加工部材の情報を入力する工程と、
   （Ｂ）前記パーツの情報および前記被加工部材の情報に基づいて、前記制御手段より、歩留まり優先のネスティングを行う工程と、
   （Ｃ）前記制御手段より、前記パーツの情報から前記所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定する工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において前記所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、前記制御手段より、前記被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、前記切断予定部分に基づいて前記パーツをグループ分けする工程と、
   （Ｅ）前記入力手段により、前記所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定する工程と、
   （Ｆ）前記制御手段より、前記工程（Ｅ）において設定された前記パーツの配置位置に基づいて前記パーツのグループの並び替えを行う工程と、を有することを特徴とする自動プログラミング方法。
6. 前記制御手段が、さらに、前記工程（Ｅ）で並び替えられた前記グループのパーツを確認し、前記パーツの配置を決定する工程（Ｆ）を制御することを特徴とする請求項５に記載の自動プログラミング方法。
7. 前記加工機が、前記被加工部材の加工を行う加工テーブルを有し、前記パーツの所定の長さが、前記加工テーブルの加工範囲の半分の長さであることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の自動プログラミング方法。
8. 前記パーツのグループの並び替えは、前記所定の長さ以上のパーツが先に加工される側に来るように並び替えるか、前記所定の長さ以上のパーツが後に加工される側に来るように並び替えるかのいずれかであることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の自動プログラミング方法。
9. 被加工部材に対してパーツを配置するネスティングを行い、そのネスティングの結果に基づいて加工機による前記被加工部材の加工を行う加工システムであって、
   前記被加工部材の加工を行う加工機と、
   前記加工機のネスティングの加工プログラムを作成する自動プログラミング装置と、を備え、
   前記自動プログラミング装置が、
   ネスティングに投入するパーツの情報および前記被加工部材の情報を入力すると共に、所定の長さ以上のパーツの配置位置を入力するための入力手段と、
   以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御手段と、を有する加工システム。
   （Ａ）前記入力手段より前記パーツの情報および前記被加工部材の情報が入力された場合、歩留まり優先のネスティングを行う工程と、
   （Ｂ）前記パーツの情報から前記所定の長さ以上のパーツがあるか否かを判定する工程と、
   （Ｃ）前記工程（Ｂ）において前記所定の長さ以上のパーツがあると判定された場合、前記被加工部材の長さ方向に対して垂直の切断予定部分を検出し、前記切断予定部分に基づいて前記パーツをグループ分けする工程と、
   （Ｄ）前記所定の長さ以上のパーツの配置位置を設定する工程と、
   （Ｅ）前記工程（Ｄ）において設定された前記パーツの配置位置に基づいて前記パーツのグループの並び替えを行う工程。

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