JP3434866B2 - 自動製品配列装置 - Google Patents

自動製品配列装置

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JP3434866B2
JP3434866B2 JP33518293A JP33518293A JP3434866B2 JP 3434866 B2 JP3434866 B2 JP 3434866B2 JP 33518293 A JP33518293 A JP 33518293A JP 33518293 A JP33518293 A JP 33518293A JP 3434866 B2 JP3434866 B2 JP 3434866B2
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文正 山田
節夫 津田
秀雄 津幡
豊尚 和田
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株式会社日平トヤマ
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

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  • Numerical Control (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、所定の大きさの板材
から多数の製品を取り出す際の製品の配列状態を決定す
る自動製品配列装置に関する。
【0002】
【従来の技術】所定の大きさの材料から加工すべき製品
を多数個取り出す板材加工において材料における歩留り
を高く維持するためには、板材における製品の取り出し
位置を効率良く決定する必要がある。この板材における
製品の取り出し位置を自動的に決定する自動製品配列装
置として、例えば、特開平2−278308号公報に開
示された装置では、使用する板材の大きさを決定した後
に製品の配置状態を決定するようにしている。
【0003】しかし、先に使用する板材の大きさを決め
た後に、取り出すべき製品のサイズや数量の入力を受け
付けて板材における製品の配列状態を決定することとす
ると、製品数が多数の場合にはその一部の製品について
一枚の板材内に配置することができない場合があり、逆
に製品数が少ない場合には板材において使用しない残余
の部分である残材の面積が大きくなって歩留り率の低下
を招く。
【0004】そこで、特開平4−23009号公報に開
示された装置では、板材のサイズを予め複数登録してお
き、必要な個数の製品を取り出した場合の残材の面積を
各板材サイズについて計算し、最も残材の面積が小さい
板材を選択するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、予め登録されている複数のサイズの全て
について残材の面積を算出する処理が必要となり、多数
の板材サイズが登録されている場合には使用する板材の
決定に長時間を必要とする問題があった。また、一枚の
板材から複数種の製品を取り出す場合には、製品の配列
状態に応じて残材の面積が変化するため、製品の配列状
態が決定されるまで各板材のサイズについて正確な残材
の面積を算出することができず、常に最も歩留り率の高
い板材が選択されるとは限らない問題があった。
【0006】この発明の目的は、多数枚の板材のサイズ
が登録されている場合にも使用すべき板材のサイズを素
早く決定することができるとともに、複数種の製品を多
数個取り出す場合であっても製品の配列後に過不足を生
じることのない板材サイズを決定することができる自動
製品配列装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は、板材から単一または複数種の製品を多数個取りする
際の板材上における製品の配列を決定する自動製品配列
装置において、複数種の板材のサイズを記憶する板材サ
イズ記憶手段と、製品ごとに、図形要素を有するCAD
データを含む製品データを記憶する製品データ記憶手段
と、 製品の歩留まり率にかかるデータを記憶する歩留ま
り率記憶手段と、 一枚の板材から得るべき製品ごとに、
その種類、および個数の入力を受け付ける入力手段と、
入力手段により入力された製品ごとに、前記製品データ
および製品の歩留まり率にかかるデータに基づいて、板
材上における製品の面積および歩留まり率を取得し、こ
こで取得した製品の面積、歩留まり率、および入力され
た製品の個数から必要な板材の面積を算出する必要面積
算出手段と、 前記板材サイズ記憶手段に記憶している複
数種の板材の中から、前記必要面積算出手段が製品ごと
に算出した必要な板材の面積の総和よりも大きいサイズ
で、記憶している最小のサイズの板材を選択する板材選
択手段と、を備えている。請求項2に記載した発明は、
前記板材選択手段が、選択した板材のサイズを前記入
手段により入力された製品の最長サイズと比較するサイ
ズ比較手段と、サイズ比較手段において製品の最長サイ
ズが板材サイズを超える場合に、その板材サイズより大
きいサイズの板材を再度選択する板材サイズ選択手段を
含むものである。
【0008】請求項3に記載した発明は、前記板材選択
手段が、選択した板材に対して製品配列処理を実行した
結果に基づいて、選択した板材を基準として板材のサイ
ズを再度選択する板材変更手段を含むものである。
【0009】
【作用】請求項1に記載した発明においては、入力手段
により一枚の板材から得るべき製品ごとに、その種類お
よび個数が入力される。製品データ記憶手段が、製品ご
とに図形要素を有するCADデータを含む製品データを
記憶している。製品データには、CADデータ以外に、
例えば製品名、要素数、円弧数、面積を示すデータが含
まれる。また、歩留まり率記憶手段が、製品の歩留まり
率にかかるデータを記憶する。例えば要素数と円弧数に
対する歩留まり率を記憶する。必要面積算出手段が、入
力された製品ごとに、製品データ、製品の歩留まり率に
かかるデータ、および入力された個数から、必要な板材
の面積を算出する。例えば、製品データから、入力され
た製品についてその面積、要素数、および円弧数を取得
し、ここで取得した要素数および円弧数から製品の歩留
まり率を取得する。製品の面積は、製品データに含まれ
ていてもよいし、また製品データに面積が含まれていな
い場合には製品のCADデータから算出するようにして
もよい。入力された各製品についての必要な板材の面積
Miは、その製品の面積をs、歩留まり率をZ、入力さ
れた個数をyとすると、 Mi=s×y/Z により算出される。板材選択手段が、板材サイズ記憶手
段に記憶している複数種の板材の中から、製品ごとに算
出した必要な板材の面積の総和よりも大きいサイズで、
記憶している最小のサイズの板材を選択する。 従って、
サイズを記憶している板材の全てについて製品を配置し
た際の残材の面積を求める必要がなく、板材サイズ記憶
手段に記憶している板材サイズの枚数に関係なく、略一
定の時間で最適の板材が選択される。
【0010】請求項2に記載した発明においては、板材
選択手段において選択された板材サイズを製品の最長サ
イズと比較し、製品の最長サイズよりも板材サイズが小
さい場合には板材記憶手段において次に大きいサイズの
板材が選択される。従って、選択された板材から全ての
製品を確実に取り出すことができる。
【0011】請求項3に記載した発明においては、板材
選択手段が選択した板材に対して製品配列処理を実行し
た結果に基づいて最適な板材が再度選択される。従っ
て、全ての製品を配列できる板材サイズのうちで最適の
板材サイズが選択される。
【0012】
【実施例】図1は、この発明の実施例である自動製品配
列装置の制御部の構成を示すブロック図である。自動製
品配列装置1の制御部は、ROM3およびRAM4を備
えたCPU2により構成されている。このCPU2には
インタフェース回路5を介してキーコントローラ6およ
びディスプレイドライバ8が接続されている。キーコン
トローラ6はキーボード7の操作データをインタフェー
ス回路5を介してCPU2に入力する。ディスプレイド
ライバ8はCPU2から出力された表示データに基づい
てディスプレイ9を駆動する。
【0013】ROM3はCPU2の処理動作を規定する
プログラムを記憶している。RAM4は、CPU2の処
理動作において入出力されるデータを一時格納する。ま
た、RAM4のメモリエリアMA1は後述する板材サイ
ズを記憶するエリアに割り当てられており、メモリエリ
アMA2は同じく後述する標準歩留り率を記憶するエリ
アに割り当てられている。このRAM4はバッテリバッ
クアップされており、自動製品配列装置1の電源が切断
された後においても記憶内容を保持する。このメモリエ
リアMA1がこの発明で言う板材サイズ記憶手段に相当
し、メモリエリアMA2が歩留まり率記憶手段に相当す
る。
【0014】CPU2にはインタフェース回路10を介
してCADファイル11が接続されている。CADファ
イル11は図外のCAD装置により作成された製品のC
ADデータを製品ごとに記憶している。さらに、CPU
2にはインタフェース回路12を介し電送ラインによっ
て加工制御装置13が接続されている。この加工制御装
置13はレーザ加工機やタレットパンチプレス機などの
加工機械14を制御するものであり、自動製品配列装置
1から供給された製品配列データに基づいて加工装置1
4の加工動作を制御する。なお、別の実施例として、イ
ンタフェース回路12にNCテープ出力装置を接続し、
この装置の出力結果のNCテープを加工制御装置13に
接続されたNCテープ読取装置にセットして製品配列デ
ータの入力を行うこともできる。このCADファイル1
1がこの発明で言う製品データ記憶手段に相当する。
【0015】図2は、上記自動製品配列装置が備えるR
AMの要部のメモリマップ、および、CADファイルに
格納される製品データの構成を示す図である。RAM4
のメモリエリアMA1およびMA2には、図2(A)に
示すように、3×6、4×8、5×10などの縦横比が
1:2の定尺材、および、ストックされている不定型の
材料の面積が記憶されている。この板材の面積に関する
データは、キーボード7から予め入力されたものであ
る。また、メモリエリアMA2には同図に示すように、
後述する板材の選択処理に用いられる標準歩留り率が
素数、円弧数に対応付けて記憶されている。
【0016】図2(B)に示すように、CADファイル
11が記憶する製品データは、製品ナンバー、製品名、
面積、平面形状における要素数、要素数に含まれる円弧
数などとともに各要素のCADデータにより構成されて
おり、これらを1レコードとして製品ごとに記憶されて
いる。このCADデータは図外のCAD装置において製
品の設計時に作成されたものである。また、自動製品配
列装置1がこのCAD装置を兼ねるものであってもよ
い。
【0017】図3は、上記自動製品配列装置により板材
上に配列される製品の形状および板材上における製品の
配列状態の一例を示す図である。自動製品配列装置1
は、図3(A)に示す製品31〜37のそれぞれを6
個、6個、56個、7個、12個、8個および15個取
り出す場合には、オペレータはキーボード7において製
品31〜37の製品ナンバーおよび必要個数を入力す
る。
【0018】CPU2は、入力された製品ナンバーに基
づいて加工すべき製品の製品データをCADファイル1
1から読み出し、使用すべき板材41のサイズを決定す
るとともに、板材41上における製品31〜37の配列
状態を周知の方法により例えば図3(B)に示すように
決定する。この製品配列データがCADファイル11に
格納される。その後、CAM処理を行ってCADファイ
ル11にCAM情報を付加する。そして、加工指令によ
ってCADファイル11からCAM処理された製品配列
データが読み出され、CPU1からインタフェース12
を介して加工制御装置13に供給され、加工装置14に
おいて板材41から各部品を切り出す加工が行われる。
【0019】図4は、上記自動製品配列装置の制御部の
処理手順を示すフローチャートである。CPU2は、キ
ーボード7の操作による製品ナンバーの入力を待機して
おり(n1)、入力された製品ナンバーに基づいてCA
Dファイル11を検索し該当する製品データの読出を行
う(n2)。CPU1は図2(B)に示す製品データの
うち要素数、円弧数および面積等のデータを読み取る。
ここで、製品データ中に面積が含まれない場合にはその
算出に係る演算を行う。
【0020】次いで、オペレータがキーボード7からそ
の製品の必要個数yを入力すると(n3)、製品データ
に含まれる面積値sと個数yとを乗算し、その製品につ
いての総面積Siを算出する(n4)。さらに、n2で
読み出した要素数や円弧数に基づいて予め設定されてい
る標準歩留り率から製品に対応した標準歩留り率Zを選
択する(n5)。選択した標準歩留り率Zでその面積S
iを除算し、必要面積Miを求める(n6)。例えば、
標準歩留り率Zが0.8のとき、 Mi=Si/0.8 の演算がなされる。上記n1〜n6の処理を1枚の板材
から取り出すべき全製品について実行し(n7)、それ
ぞれの製品についての必要面積Miを加算して板材面積
Mを算出する(n8)。
【0021】次いで、求めた板材面積Mより大きい面積
で予め登録されている最小の板材サイズを選択する(n
9)。このようにして選択された板材サイズが取り出す
べき製品のうち最長の製品のサイズより大きいか否かの
判別を行い(n10)、例えば最長の製品の長さが選択
された板材の長さより長い場合には、最長の製品が入る
板材、即ち、上記板材面積Mがより大きく且つ最長の製
品の長さより長いサイズの板材を選択する(n11)。
【0022】以上の処理により選択された板材に対して
自動製品配置処理が行われる(n12)。この処理には
公知の種々のネスティング方法を適宜使用することがで
きる。この自動製品配置処理において、板材に対して全
製品を配置できたか否かの判別を行い(n13)、全製
品を配置できた場合にはその配置状態がCADファイル
11に格納される(n14)。また、全製品を配置でき
なかった場合には手動による配置が選択されているか否
かの判別を行い(n15)、手動による製品の配置処理
が選択されている場合にはその処理を行う(n16)。
【0023】n15で手動による配置が選択されていな
い場合、または手動製品配置において全ての製品が配置
できなかった場合には1サイズ大きい板材の有無を判別
し(n17,n18)、1サイズ大きい板材があれば1
サイズ大きい板材を選択し(n19)、n12における
自動製品配置処理を再度実行する。また、n18で1サ
イズ大きい板材が無い場合にはエラー表示を行うととも
に(n19)、最大サイズの板材に対して配置を完了し
た製品についてはその配置状態をCADファイル11に
格納し(n20)、配置が完了していない製品について
はその部品名及び個数を表示してn4に戻る(n2
1)。
【0024】上記のn4〜n9がこの発明の板材選択手
段に相当し、n10及びn11が同じくサイズ比較手段
及び板材再選択手段に相当し、n11,n13〜n19
が同じく板材変更手段に相当する。
【0025】以上のようにしてこの実施例によれば、板
材から取り出すべき個々の製品について標準歩留り率か
ら必要面積を算出し、この必要面積の総和によって板材
面積を算出し、この算出結果から使用すべき板材サイズ
を決定することができる。
【0026】なお、板材サイズの決定に用いる標準歩留
り率Zは、経験測に従ってファジィ推論により求めるよ
うにしてもよい。例えば、図5(A)〜(C)のそれぞ
れに示す製品の要素数、製品面積および標準歩留り率Z
のメンバーシップ関数、および、同図(D)に示すファ
ジィルールに従って、図6のn31〜n37に示すファ
ジィ推論を実行し、板材サイズの選択に使用すべき適正
な歩留り率を推論することができる。
【0027】また、図4のn10,n13,n17にお
ける判別結果に応じて図2(A)に示すRAM4のメモ
リエリアMA2内の標準歩留り率Zを増減変更して補正
するようにしてもよい。この場合、図7に示すように、
初めに選択したサイズの板材面積を再選択後の板材面積
で除して補正率を求め(n41)、初めの選択に使用し
た歩留り率に乗算して補正歩留り率を求める(n4
2)。この補正歩留り率によりRAM4のメモリエリア
MA2における記憶内容を書き換える(n43)。
【0028】
【発明の効果】請求項1において記載した発明によれ
ば、サイズを記憶している板材の全てについて製品を配
置した際の残材の面積を求めることなく、板材に配列す
べき製品の製品データと予め設定された製品の歩留まり
率にかかるデータとから、最適の板材サイズを求めるこ
とができ、板材サイズの選択を迅速且つ容易に行うこと
ができる利点がある。
【0029】請求項2に記載した発明によれば、選択し
た板材が製品の最長サイズから見て明らかに使用できな
いものである場合には製品の配列処理が行われる前に最
適な板材サイズを再度選択することができ、製品の配列
処理を効率良く行うことができる利点がある。
【0030】請求項3に記載した発明によれば、製品配
列処理の結果に基づいて最適なサイズの板材を再度選択
することができ、適正な状態で製品を配列することがで
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である自動製品配列装置の制
御部の構成を示すブロック図である。
【図2】同自動製品配列装置の制御部を構成するRAM
の要部のメモリマップおよびCADファイルの記憶デー
タの構成を示す図である。
【図3】同自動製品配列装置において板材上に配列され
る製品および板材上における製品の配列状態の一例を示
す図である。
【図4】同自動製品配列装置の制御部における処理手順
の一部を示すフローチャートである。
【図5】同自動製品配列装置における板材サイズの選択
処理に用いる標準歩留り率の決定に用いるメンバーシッ
プ関数、ファジィルール及びファジィ推論処理を示す図
である。
【図6】同ファジィ推論処理を示すフローチャートであ
る。
【図7】同自動制御配列装置における板材サイズの選択
に用いられる標準歩留り率の補正処理を示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
4−RAM 11−CADファイル 31〜37−製品 41−板材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−224727(JP,A) 特開 平4−23009(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/00 B23Q 15/00 B21D 28/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板材から単一または複数種の製品を多数個
    取りする際の板材上における製品の配列を決定する自動
    製品配列装置において、 複数種の板材のサイズを記憶する板材サイズ記憶手段
    と、製品ごとに、図形要素を有するCADデータを含む製品
    データを記憶する製品データ記憶手段と、 製品の歩留まり率にかかるデータを記憶する歩留まり率
    記憶手段と、 一枚の板材から得るべき製品ごとに、その種類、および
    個数の入力を受け付ける入力手段と、 入力手段により入力された製品ごとに、前記製品データ
    および製品の歩留まり率にかかるデータに基づいて、板
    材上における製品の面積および歩留まり率を取得し、こ
    こで取得した製品の面積、歩留まり率、および入力され
    た製品の個数から必要な板材の面積を算出する必要面積
    算出手段と、 前記板材サイズ記憶手段に記憶している複数種の板材の
    中から、前記必要面積算出手段が製品ごとに算出した必
    要な板材の面積の総和よりも大きいサイズで、記憶して
    いる最小のサイズの板材を選択する板材選択手段と、を
    備えた 自動製品配列装置。
  2. 【請求項2】前記板材選択手段が、選択した板材のサイ
    ズを前記入力手段により入力された製品の最長サイズと
    比較するサイズ比較手段と、サイズ比較手段において製
    品の最長サイズが板材サイズを超える場合に、その板材
    サイズより大きいサイズの板材を再度選択する板材サイ
    ズ選択手段を含む請求項1に記載の自動製品配列装置。
  3. 【請求項3】前記板材選択手段が、選択した板材に対し
    て製品配列処理を実行した結果に基づいて、選択した板
    材を基準として板材のサイズを再度選択する板材変更手
    段を含む請求項1または2に記載の自動製品配列装置。
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