JP4646905B2 - 切断機及び切断ヘッドの移動方法 - Google Patents

Description

本発明は、テーブル上に載置された板材を、その板材の表面に沿って移動する切断ヘッドを用いて切断して、所望形状の製品を切り出す切断機に関わり、特に、スループットを向上させるための切断ヘッドの移動速度を制御する技術に関する。

この種の切断機の代表例として、切断ヘッドとしてプラズマトーチを用いるプラズマ切断機、レーザトーチを用いるレーザ切断機、及びガスバーナを用いるガス切断機などの熱切断機がある。特許文献１には、加工速度の制御を容易化して加工精度を上げるために、レーザトーチ又はプラズマトーチを移動させる機構を軽量化するように改良された移動機構が開示されている。特許文献２には、テーブル内に複数の排気室を設け、各排気室をダンパ付の排気口を通じて集塵機に接続し、切断ヘッドの移動に伴って開かれるダンパを遷移させていくことにより、切断時にテーブル内に出るヒュームを効率的に排出することが開示されている。

特開平７−１０８３９５号公報 特開２００３−１３６２４７号公報

この種の切断機のスループット（一定時間内に切り出せる製品数量）の向上は極めて重要な課題である。スループット向上のための方策として、切断ヘッドの移動速度を高速化することがある。しかし、そのためには、切断ヘッドの移動機構をよりパワフルで剛性の高いものにする必要がある。例えば、特許文献１に記載された移動機構の場合、大重量のレーザ発振装置を搭載した第二フレームの移動速度を高速化するためには、相当のパワーアップと剛性強化が必要である。また、切断時の移動速度（切断速度）を高速化するには、移動機構だけでなく、切断ヘッドそれ自体のパワーも増大させる必要もある。さらに、例えば特許文献２に記載されたような複数の排気室を有したテーブルを採用した場合、切断ヘッドの移動速度を高速化すると、それに伴って排気室のダンパの開閉頻度も上がるから、高速開閉が可能なダンパ構造を採用する必要がある。こうしたことから、切断ヘッドの移動速度を高速化しようとすると、切断機のコストの大幅増大につながるおそれがある。

従って、本発明の目的は、切断機のコストアップをできるだけ抑えつつ、切断機のスループットを向上させることにある。

本発明に従う切断機は、切断ヘッドを板材に対し直交X-Y座標系のX軸とY軸の方向に移動させるヘッド移動装置と、ヘッド移動装置を制御するコントローラとを備え、コントローラが、板材の切断を行わずに切断ヘッドを移動させるときは、Y軸方向の移動速度がX軸方向の移動速度よりも高速になるように、ヘッド移動装置を制御する。

本発明によれば、板材の切断を行なわずに切断ヘッドを移動させるときに、Y軸方向の移動速度がX軸方向の移動速度よりも高速になるように、ヘッド移動装置が動作する。これにより、スループットが向上する。上記のX軸とY軸は、板材が載置される長方形状の作業領域の長辺と短辺にそれぞれ沿うことが好ましい。また、ヘッド移動装置のY軸方向に移動する部分の重量は、X軸方向に移動する部分の重量より軽いことが好ましい。それにより、Y軸方向の移動速度をX軸方向の移動速度より高速化するために必要なコストアップは、それほど大きくならずにすむ。また、板材の切断を行っているときの切断ヘッドの移動速度（切断速度）は、従来どおりであってよく、よって、切断速度を高速化するためのコストアップは必須ではない。

好適な実施形態では、前記コントローラは、前記作業領域上の板材から複数の製品を逐次に切り出す場合、各製品の切断開始位置へ又は各製品の切断終了位置から、切断を行わずに切断ヘッドを移動させるときの移動速度を、各製品の切断を行なうときの切断ヘッドの移動速度よりも高速であるように制御する。

この構成によれば、一枚の板材から多数の製品を切り出すとき、各製品の切断終了位置から次の製品の切断開始位置へと切断ヘッドを移動させる都度、各製品の切断時よりも高速に切断ヘッドが移動する。スループット向上の程度は、板材上での多数の製品の配置と切り出し順序の設定（ネスティング）によって異なる。一般に、切り出し順序に沿った多数の製品の列線のパターンが、板材の短辺方向へ一端から他端へ進み、他端でUターンして、再び短辺方向へ他端から一端へ戻り、そこでまたUターンして短辺方向へ進むという蛇行状のパターンになるネスティングが、板材を無駄なく利用し且つ製品の取り出し作業を容易にする目的から好んで採用される。この一般的に好まれるネスティングによると、切断ヘッドの全体の移動距離に占める短辺方向の移動距離の割合が大きい。この場合、短辺方向の移動速度を長辺方向の移動速度より高速にすることで、スループット向上の効果が大きい。

好適な実施形態では、前記コントローラが、切断を行うときには、前記切断ヘッドの移動速度を前記板材の厚さ及び材質に応じて制御し、一方、切断を行わずに前記切断ヘッドを移動させるときには、前記移動速度を前記板材の厚さ及び材質に依存せずに制御する。

この構成によれば、切断時の移動速度は板材の厚さ及び材質といった切断条件に応じて設定されるが、切断を行わないときの移動速度は、板材の厚さ及び材質といった切断条件に左右されずに、例えば、このヘッド切断装置が持つY軸方向の最高速度とX軸方向の最高速度に設定することができる。これにより、スループットの向上効果が大きくなる。

好適な実施形態では、前記ヘッド移動装置が、前記X軸方向に移動するX軸移動装置と、前記X軸移動装置と共に前記X軸方向に移動するように前記X軸移動装置に取り付けられた、前記Y軸方向に伸びたY軸軌道と、前記Y軸方向に移動するように前記Y軸軌道に組み合わされた、前記切断ヘッドを搭載したY軸移動装置とを備える。

このような構造のヘッド移動装置では、Y軸方向に移動する部分（つまり、切断ヘッドとY軸移動装置）の重量は、X軸方向に移動する部分（つまり、切断ヘッドとY軸移動装置とY軸軌道とX軸移動装置）よりも軽量である。そのため、本発明の原理に従いY軸方向の移動速度をX軸方向の移動速度より高速にすることで、大きいコストアップを伴わずに、スループットを向上させることができる。

好適な実施形態では、前記テーブルの内部の前記作業領域の下方に、前記X軸方向に配列された複数の排気室と、前記複数の排気室の中から、排気される１以上の排気室を選択する排気室選択装置とが更に備えられる。また、前記切断ヘッドの前記X軸方向の位置を検出する手段と、前記検出された位置に応じて、前記切断ヘッドの前記X軸方向の移動に伴って前記排気される１以上の排気室が遷移するように前記排気室選択装置を制御する手段が更に備えられる。

このような排気室構造をもったテーブルでは、Y軸方向の移動速度をX軸方向の移動速度より高速にするという本発明の原理を適用しても、排気する排気室の選択を切り替える頻度が顕著に高くなることはない。そのため、本発明の原理の適用により、大きいコストアップを伴わずに、スループットを向上させることができる。

好適な実施形態では、前記切断ヘッドに対する所定の空間範囲内に存在する人を検出するための人体センサが更に備えられる。前記コントローラが、前記切断ヘッドを移動させている間、前記人体センサによる検出に応答して前記切断ヘッドの移動を停止するよう前記ヘッド移動装置を制御する。

本発明によれば、大幅なコストアップを伴わずに切断機のスループットを向上させることができる。

本発明に従う切断機１０の全体構成を示す斜視図。 テーブル１２の内部構造を示す平面図。 コントローラ４０の構成と機能を示すブロック図。 コントローラ４０が行う切断制御（切断ヘッド２４の駆動と移動の制御）の流れを示すフローチャート。 加工プログラム５０により指示される製品のネスティング（複数の製品の配置と切り出し順序）の簡単な一例を示す平面図。 コントローラ４０が行う人体センサ２５を用いた早送り強制停止制御の流れを示すフローチャート。 コントローラ４０と排気制御回路９０が行う集塵制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１０ 熱切断機
１２ テーブル
１３ 作業領域
１４ 板材
１６ X軸軌道
１８ 移動台車
２０ Y軸軌道
２２ キャリッジ
２４ 切断ヘッド
２５ 人体センサ
２６、２６A−２６F 吸気ファン
２８ 接続ダクト
３０ 集塵機
３４A−３４F 排気室
３６A−３６F ダンパ付排気口
４０ コントローラ
９６A−９６F 排気ダンパ

図１は、本発明に従う切断機の全体構成を示す斜視図である。

図１に示すように、切断機１０は、床に設置された箱状のテーブル１２を有する。このテーブル１２の上面には作業領域１３があり、この作業領域１３上に、被切断材である板材１４が載置される。一般に、板材１４の平面サイズには、例えば１．５ｍ×３ｍや２．４ｍ×６ｍというような長方形の標準サイズがある。そして、テーブル１２の作業領域１３も、板材の特定の標準サイズに適合した長方形のサイズになっており、テーブルの平面サイズも、作業領域１３の周囲に後述する排気ダクトやその他の付加的部分を加えた長方形のサイズになっている。

板材１４の切断位置を制御するための数値演算処理上、X-Y-Z 直交座標系が定義される。このX-Y-Z
直交座標系のX軸は作業領域１３の長辺に平行であり、Y軸は作業領域１３の短辺に平行であり、Z軸は作業領域１３の平面に垂直である。

テーブル１２の脇の床上に、作業領域１３の長辺（X軸）と平行にX軸軌道１６が設置される。X軸軌道１６上に、移動台車１８が設置され、これは、X軸軌道１６に沿ってY軸方向に移動可能である。移動台車１８には、Y軸軌道２０が固定され、これは、作業領域１３の上方で作業領域１３の短辺（Y軸）の方向へ直線的に伸びている。移動台車１８がX軸方向へ移動すると、Y軸軌道２０も一緒にX軸方向へ移動する。図示の例では、Y軸軌道２０は、その一端のみで移動台車１８に支持された片持ちアームであるが、これは単なる例示であり、両端にて支持された両持ちアームであっても良い。

Y軸軌道２０上に、キャリッジ２２が搭載され、これは、Y軸軌道２０に沿ってY軸方向に移動可能である。キャリッジ２２には、切断ヘッド２４が搭載されている。キャリッジ２２は、切断ヘッド２４をZ軸方向に移動させることができる。切断ヘッド２４は、例えば、プラズマ切断機の場合にはプラズマトーチ、レーザ切断機の場合にはレーザトーチ、ガス切断機の場合にはガスバーナ、また、複合型切断機の場合には上述した異なる種類のトーチ又はバーナのセットである。切断ヘッド２４は、後述するコントローラ４０によって駆動され制御される。

上述したX軸軌道１６、移動台車１８、Y軸軌道２０及びキャリッジ２２により、切断ヘッド２４をX,Y,Z軸方向へ移動させるためのヘッド移動装置が構成される。このヘッド移動装置は、切断ヘッド２４を作業領域１３の全域のどの位置へも送ることができる。このヘッド移動装置が切断ヘッド２４をY軸方向へ移動させ得る最高速度（つまり、キャリッジ２２の最高移動速度）は、X軸方向へ移動させ得る最高速度（つまり、移動台車１８の最高移動速度）よりも高速である。このヘッド移動装置のY軸方向に移動する部分（つまり、キャリッジ２２と切断ヘッド２４）の重量は、X軸方向に移動する部分（つまり、X軸軌道１６、移動台車１８、Y軸軌道２０、キャリッジ２２及び切断ヘッド２４）の重量に比べると、大幅に軽量であるから、Y軸方向の最高移動速度を高めることは、比較的に容易である。このヘッド移動装置は、後述するコントローラ４０によって駆動され制御される。

キャリッジ２０には、また、人体センサ２５が搭載されている。この人体センサ２５は、作業領域１３の上方であって、上述したヘッド移動装置、とりわけ、高速で移動可能なキャリッジ２２（切断ヘッド２４）の近く（所定の距離範囲内）の位置に人が存在する場合、その人を検出するために設けられている。ここで、人体センサ２５としては、人体に限らず何らかの物体が所定の空間位置に存在することを検出するように構成された装置、例えば、赤外線、光、電波又は音波などの伝播波を用いて非接触で物体を検出する赤外線センサ、光学センサ、ライトバリア又はレーダ等、物体との物理的接触に反応するようになったテープスイッチ又はダンパスイッチ等を用いることができる。後述するように、キャリッジ２２がY軸方向に高速で移動しているとき、人体センサ２５がその付近での人の存在を検出すると、安全のために、次に述べるコントローラ４０の制御によりキャリッジ２２の高速移動が停止される。

コントローラ４０は、人からの運転指示従って、及び加工プログラムに従って、この切断機１０を駆動し制御するものである。コントローラ４０の機能については、後に説明する。

テーブル１２のY軸方向に沿った側面には、テーブル１２の内部空間に風を送るための複数の吸気ファン２６が取り付けられる。テーブル１２の内部空間は、接続ダクト２８を通じて、集塵機３０に接続される。集塵機３０は、板材１４の切断時にテーブル１２の内部の空気を吸い込み、それに含まれるヒュームなどを除去する。吸気ファン２６は、テーブル１２内からの集塵機３０への排気を助ける。

図２は、テーブル１２の内部構造を示す平面図である。

図２に示すように、テーブル１２の内部の作業領域１３の下方には、複数の排気室３４A−３４Fが、作業領域１３の長辺方向（X軸方向）に並んで配置されている。排気室３４A−３４Fは、仕切り板によって相互に分離されている。排気室３４A−３４Fの各々は、作業領域１３の短辺方向（Y軸方向）に作業領域１３の一端から他端まで伸びている。排気室３４A−３４Fは、それぞれ、その一端に、前述した吸気ファン２６A−２７６Fを有し、他端に、排気口３６A−３６Fを有する。排気口３６A−３６Fには、排気ダンパ（図３参照）９６A−９６Fがそれぞれ設けられる。排気ダンパ（図３参照）９６A−９６Fのうちの１以上のダンパを選択的に開くことで、排気室３４A−３４Fの中から、排気される１以上の排気室が選択される。排気口３６A−３６Fは、テーブル１２内の排気ダクト３８に通じる。排気ダクト３８は、接続ダクト２８を通じて、集塵機３０の吸気口に繋がる。

後述するように、吸気ファン２６A−２７６Fと、排気口３６A−３６Fの排気ダンパ（図３参照）９６A−９６Fは、コントローラ４０によって駆動され制御される。コントローラ４０は、切断ヘッド２４のX軸方向（長辺）方向の位置を検出し、検出された位置に応じて、排気室が切断ヘッド２４のX軸方向（長辺）方向に移動に伴い排気される排気室が遷移するように、排気ダンパ（図３参照）９６A−９６Fの開閉を制御する。これにより、集塵機３０の負荷を小さく抑えつつ、テーブル１２内からの効率的な集塵が可能である。

例えば、図２に点線で示すように、今、切断ヘッド２４の位置が或る排気室３４Cに対応し、切断ヘッド２４のX軸に沿う移動方向が図中右から左である場合を想定する。この場合、切断ヘッド２４の位置に対応する排気室３４Cが選択されて、この排気室３４Cの排気口３６Cの排気ダンパが開かれ、かつ、この排気室３４Cの吸気ファン２６Cが駆動される。加えて、この排気室３４Cの隣の、切断ヘッド２４が既に去った排気室３４Dも、切断ヘッド２４が去ってから所定時間（まだ、ヒュームが残っていると考えられる時間であり、例えば数秒間）が経過するまで、依然として、その排気口３６Dの排気ダンパが開かれ、かつ、その吸気ファン２６Dが駆動された状態に維持されて、排気され続ける。さらに、切断ヘッド２４の位置に対応する排気室３４Cの隣の、切断ヘッド２４が次にそこへ移動するであろう排気室３４Bでは、排気口３６Bの排気ダンパは閉じた状態であるが、吸気ファン２６Dが駆動される。これにより、排気室３４Bが選択されたときに排気を即座に開始できるようにするための準備として、排気室３４B内に風が生成される（因みに、排気ダンパが閉じていても、排気室３４Bの上面の板材１４の隙間などから、空気は排出されるから、風が生じる）。他の選択されてない排気室３４A、３４E、３４Fでは、排気は行われない。

図３は、コントローラ４０の構成と機能を示す。

図３に示すように、コントローラ４０は、演算処理装置４２、記憶装置４４、入力装置４６及び表示装置４８を有する。演算処理装置４２は、この切断機１０の各部の動作を制御するための種々の演算処理を行い、演算結果に応じた制御信号を各部に発する。記憶装置４４には、演算処理装置４２が用いるプログラムやデータ、例えば、加工プログラム５０、切断条件データ５２、ステータスデータ５４及び早送り速度データ５６などが記憶される。入力装置４６は、人が加工開始指示を初めとする各種の運転指示や、上述した加工プログラム５０、切断条件データ５２及びステータスデータ５４などを、コントローラ４０に入力するものである。表示装置４８は、コントローラ４０のグラフィカルユーザインタフェースを提供するものである。

加工プログラム５０には、板材１４から切り出されるべき複数の製品のネスティングの情報、すなわち、それらの製品の切断をどのような製品配置とどのような切り出し順序に従って行うかを指示した加工手順が記述されている。

切断条件データ５２には、使用可能な種々の切断条件、例えば、使用可能な種々の板材１４の厚さと材質、及び使用可能な種々の切断ヘッド２４の定格パワー（例えば、プラズマトーチの場合の定格プラズマ電流値やノズル径、レーザトーチの場合の定格レーザビームパワー値）などのデータが記述されている。入力装置４６からの指示で、切断条件データ５２内の種々の切断条件の中から所望の切断条件が選択できる。

ステータスデータ５４には、使用可能な種々の切断条件にそれぞれ対応した種々の切断ステータスのデータが記述されている。ここで、切断ステータスとは、切断を行うときに制御される各種のステータスであり、例えば、切断速度（切断時の切断ヘッド２４の移動速度）や切断ヘッド２４の駆動ステータス（プラズマトーチの場合のプラズマ電流値やガス流量、レーザトーチの場合のレーザビームパワー値など）の複数項目のデータから構成される。

早送り速度データ５６には、切断を行わすに切断ヘッド２４を移動させるときの、Y軸方向の移動速度とX軸方向の移動速度が設定されている。ここに設定されたY軸方向の移動速度とX軸方向の移動速度は、上述したステータスデータ５４に記述されている切断速度のY軸方向速度成分やX軸方向速度成分よりも高速の値である。そのため、この明細書では、切断を行わすに切断ヘッド２４を移動させることを、切断時の移動速度（切断速度）より速い移動という意味で、「早送り」といい、早送り速度データ５６に設定されたY軸方向の移動速度とX軸方向の移動速度をそれぞれ「Y軸早送り速度」、「X軸早送り速度」と呼ぶ。ここで、Y軸方向早送り速度は、X軸早送り速度より高速の値に設定されている。例えば、Y軸方向早送り速度は、上述したキャリッジ２２の最高移動速度に、また、X軸早送り速度は、上述した移動台車１８の最高移動速度に設定されている。

演算処理装置４２は、加工プログラム５０、ステータスデータ５４中の選択された切断条件に対応する切断ステータスのデータ、及び早送り速度データ５６を読み込む。演算処理装置４２は、加工プログラム５０が指示する手順に従って、板材１４から複数の製品を逐次に切り出すように切断ヘッド２４の駆動と移動を制御する。この制御の過程において、演算処理装置４２は、各製品の切断を行うときには、読み込んだ切断ステータスのデータにより指示される切断速度で切断ヘッド２４を移動させ、一方、各製品の切断開始位置へ又は各製品の切断終了位置から切断ヘッド２４の早送りを行なうときには、早送り速度データ５６に設定されたY軸方向早送り速度とX軸早送り速度にそれぞれ従って切断ヘッド２４をY軸方向とX軸方向に移動させる。加えて、演算処理装置４２は、切断ヘッド２４を移動させている間、人体センサ２５の出力信号を監視し、その出力信号が人の存在を示したときには、直ちに切断ヘッド２４の移動を強制的に停止させる（この強制停止制御は、切断時の移動と非切断時の早送りの双方に適用しても良いし、或いは、早送りにのみ適用してもよい。）。また、上記制御の過程において、演算処理装置４２は、各製品の切断を行うときには、読み込んだ切断ステータスのデータにより指示される駆動ステータスに従って切断ヘッド２４を駆動する。さらに、上記制御の過程において、演算処理装置４２は、切断ヘッド２４のX軸方向の位置に応じて、テーブル１２内の排気室（図２参照）３４A−３４Fからの集塵（排気）動作を制御する。

上記のように切断ヘッド２４の移動を制御するために、演算処理装置４２は、移動台車１８とキャリッジ２２に対してそれぞれY軸方向の速度指令とX軸方向の速度指令を出力する。移動台車１８では、X軸サーボアンプ６０が、X軸方向の速度指令に従ってX軸駆動モータ６２の回転速度を制御する。X軸駆動モータ６２によりX軸駆動機構６４（例えば、ラック＆ピニオン機構、又はボールスクリュー機構）が駆動されて、移動台車１８をX軸方向に移動させる。X軸変位センサ６６（例えば、ピニオン軸又はボールスクリュー機構に結合されたロータリエンコーダ）が、移動台車１８のX軸方向の変位を検出する。演算処理装置４２は、X軸変位センサ６６の検出信号をフィードバックし、これに基づいて、切断ヘッド２４のX軸方向の位置を計算し、これを切断ヘッド２４のX軸方向の位置制御計算に使用する。また、キャリッジ２２では、Y軸サーボアンプ７０が、Y軸方向の速度指令に従ってY軸駆動モータ７２の回転速度を制御する。Y軸駆動モータ７２によりY軸駆動機構７４（例えば、ラック＆ピニオン機構、又はボールスクリュー機構）が駆動されて、キャリッジ２２をY軸方向に移動させる。Y軸変位センサ７６（例えば、ピニオン軸又はボールスクリュー機構に結合されたロータリエンコーダ）が、キャリッジ２２のY軸方向の変位を検出する。演算処理装置４２は、Y軸変位センサ７６の検出信号をフィードバックし、これに基づいて、切断ヘッド２４のY軸方向の位置を計算し、これを切断ヘッド２４のY軸方向の位置制御計算に使用する。

上記のように切断ヘッド２４の駆動を制御するために、演算処理装置４２は、ヘッド駆動装置８０（例えば、プラズマ切断機の場合のプラズマ電源装置とガス供給バルブ、レーザ切断機の場合のレーザ発振装置）にヘッド出力制御指令を出力する。ヘッド駆動装置８０は、ヘッド出力制御指令に従って切断ヘッド２４の出力パワーを制御する。

上記のようにテーブル１２内の排気室（図２参照）３４A−３４Fからの集塵（排気）動作を制御するために、演算処理装置４２は、切断ヘッド２４のX軸方向の位置を示すヘッド位置信号を排気制御回路９０（図３の例ではテーブル１２内にあるが、コントローラ４０に組み込まれていてもよい）に出力する。排気制御回路９０は、ヘッド位置信号に基づいて、複数の吸気ファン２６A−２６Fの中から駆動すべき吸気ファンを選択し、また複数の排気ダンパ９６A−９６Fの中から開くべき排気ダンパを選択する。そして、排気制御回路９０が、ファンモータ９２A−９２Fを制御して、選択された吸気ファンだけを回転させ、また、ダンパ駆動機構９４A−９４F（例えば、電磁バルブとエアシリンダのセット）を制御して、選択された排気ダンパだけを開く。

図４は、コントローラ４０が行う切断制御（切断ヘッド２４の駆動と移動の制御）の流れを示す。

図４に示すように、ステップS1で、演算処理装置４２が、加工プログラム５０、ステータスデータ５４中の選択された切断条件に対応する切断ステータスのデータ、及び早送り速度データ５６を読み込む。ステップS2で、演算処理装置４２が、入力装置４２から加工開始指示を受け、加工プログラム５０の実行を開始する。

加工プログラム５０の実行が開始されると、まず、ステップS３で、切断ヘッド２４が、板材１４の原点（例えば、図1に示された板材１４の左上頂点）まで早送りされる。X軸方向とY軸方向の早送り速度は早送り速度データ５６に設定されており、例えば、X軸方向早送り速度は移動台車１８の最大移動速度Vx_max、Y軸方向早送り速度はキャリッジ２２の最大移動速度Vy_maxである。そして、Y軸方向早送り速度Vy_maxはX軸方向早送り速度Vx_maxより速い。切断ヘッド２４が板材１４の原点に位置すると、演算処理装置４２におけるヘッド位置制御上のX、Y座標値がゼロに設定される。その後、ステップS4で、製品切断指示が加工プログラム５０に記述されているかチェックされ、製品切断指示が記述されていれば（S4でYES)、その製品切断指示に従って、ステップS5−S7の制御が行われる。

ステップS5では、製品切断指示により指示された切断開始位置へ、切断ヘッド２４が早送りされる。前述したように、Y軸方向早送り速度Vy_maxはX軸方向早送り速度Vx_maxより速い。

その後、ステップS6で、切断ヘッド２４が駆動され、そして、製品切断指示により指示された切断開始位置から切断終了位置まで、製品切断指示により指示された切断ラインに沿って、切断ヘッド２４が移動され、それにより、１つの製品の切断が実行される。切断実行中は、X軸方向の移動速度VxとY軸方向の移動速度Vyは、それらを合成した移動速度√（Vx²＋Vy²)が、選択された切断条件に応じた切断ステータスにより指示される切断速度Vcuttingになるように、制御される。切断条件によって切断速度Vcuttingは異なる。例えば、板材14の厚さが薄いほど、また、切断ヘッド２４の定格パワーが大きいほど、切断速度Vcuttingは速くなる。しかし、いかなる切断条件の下でも、上述した早送りのX軸方向速度Vx_max及びY軸方向速度Vy_maxは、それぞれ、切断速度VcuttingのX軸方向速度成分Vx及びY軸方向速度成分Vyより速い。

その後、切断終了位置までの切断が完了すると、ステップS7で、切断ヘッド２４の駆動が停止されて、その製品の切断が終了する。

こうして１つの製品の切断が終わると、制御は再びステップS4に戻り、次の製品についての製品切断指示があるかどうかチェックされ、その製品切断指示があれば、その製品切断指示に従ってステップS5−S7の制御が実行されて、その製品の切断が行われる。

このようにして、最初の製品から最後の製品までステップS4−S7の制御が繰り返されることにより、複数の製品が逐次に切り出される。最後の製品の切り出し終わった（S4でNO）後、加工プログラム５０の実行が終了する。

図５は、加工プログラム５０により指示される製品のネスティング（板材１４上での複数の製品の配置と切り出し順序）の簡単な一例を示す。

一般に、ネスティングは、板材１４から出るスクラップの量ができるだけ少なくなり、且つ、早送りの距離（切断をしない無駄な移動距離）ができるだけ短くなるように、加工プログラム５０を作成するコンピュータプログラムによって自動的に計算される。計算されたネスティングに基づく複数製品の切り出し順序のパターン（切り出し順序に沿った複数製品の列線のパターン）としては、種々のものが実用されているが、一般に好まれる切り出し順序パターンの一つは、図５に例示するようなものである。

すなわち、図５に例示された切り出し順序パターンは、点線矢印で示すように、まず、板材１４のY軸（短辺）方向へ一端から他端へと進み（製品P1からP5までの列線）、そして、Uターンして再びY軸（短辺）方向へ他端から一端へと戻り（製品P6からP10までの列線）、またUターンして再びY軸（短辺）方向へ一端から他端へと進む（製品P11からP15までの列線）という蛇行状のパターンである。

図５に例示したような切り出し順序パターンが一般に好まれる理由は、一つには、切断作業がある程度進んだ段階（例えば、製品P1−P15の切断が終わった段階）で、後続の製品の切断作業が続けられている間に、人がテーブルに上って切断済みの製品の取り出し作業を行うことができるので、全体の加工作業が効率化できるからである。また、板材１４の全部を使うほどは製品数が多くない場合、製品切り出し後の残余の板材の形状が縦横バランスの悪くない長方形になるので、その残余板材の取り扱いが容易であるからでもある。

このような一般に好まれる切り出し順序パターンによると、切断ヘッド２４の早送り距離の全体に占めるY方向の距離成分の割合が、X軸方向成分の割合よりも大きい。そのため、Y軸方向早送り速度Vy_max をX軸方向早送り速度Vx_maxよりも高速にすることによる、作業時間の短縮効果が大きく得られる。また、図５の例だけに限らず、早送り距離全体に占めるY方向の距離成分の割合をX軸方向成分の割合よりも大きくなるような切り出し順序パターンのネスティングを採用すると、本発明の原理によるスループット向上効果が大きい。

図６は、コントローラ４０が行う人体センサ２５を用いた早送り強制停止制御の流れを示す。

図６に示すように、ステップS11で、演算処理装置４２が、早送りを実行中であるか否かを判断する。図４に示したステップS3又はS5の制御が実行されているとき、早送りが実行中であると判断される。そのように判断された場合、演算処理装置４２は、ステップS12で、人体センサ２５からの信号に基づいて、テーブル１２上のキャリッジ２２から所定範囲内に人が居るか否かを判断する。その結果、人が居なければ（S12でNO）、早送りが継続される。しかし、人が居ると判断されると（S12でYES）、演算処理装置４２は、ステップS13で、直ちに、早送りを強制的に停止する。早送りを強制的に停止した後、演算処理装置４２は、ステップS14で、人体センサ２５からの信号に基づいて、人が居なくなったか否か判断し、居なくなれば（S12でNO）、ステップS15で、早送りを再開する。

また、早送りが実行されていないとき（例えば、製品の切断中）にも、演算処理装置４２は、ステップS16で、人体センサ２５からの信号を監視する。そして、テーブル１２上のキャリッジ２２から所定範囲内に人が居ると判断されると（ステップS16でYES）、ステップS17で、次に行われるべき早送りの開始を禁止する。製品の切断中に一旦早送りの開始が禁止されると、その製品が切断が終わっても、次の製品の切断開始位置への早送りの開始は、その禁止が解除されるまで待たされることになる。その後、演算処理装置４２は、ステップS18で、人体センサ２５からの信号に基づいて、人が居なくなったか否か判断し、居なくなれば（S18でNO）、ステップS19で、早送り開始禁止を解除する。

このような早送り強制停止制御によって、加工作業中に人が製品取り出し作業などのためにテーブル１２に上がっても、早送りで高速移動するキャリッジ２２との接触のおそれが回避される。なお、この強制停止制御は、早送りだけでなく、切断時の移動にも適用することができる。しかし、切断時の移動は速度が遅く、且つ、移動距離も製品サイズの範囲内なので、現実的に人との接触の危険性は問題にならない。また、切断時の移動を強制停止すると、その製品の品質を損なう可能性もある。そこで、早送りだけに強制停止制御を適用することで、製品の品質には悪影響を与えることなく、人の安全を十分に図ることができる。

図７は、コントローラ４０と排気制御回路９０が行う集塵制御の流れを示す。

図７に示すように、演算処理装置４２は、ステップS21で、X軸変位センサ６６からの信号に基づいて切断ヘッド２４のX軸方向の位置を計算し、これを排気制御回路９０に通知する。なお、この集塵制御の目的のための切断ヘッド２４のX軸方向の位置の検出は、どの排気室に対応する位置に切断ヘッド２４が位置するが判れば十分であるため、検出方法として、上述したX軸変位センサ６６からの信号に基づく計算を用いる代わりに、テーブル１２の排気室３４A−３４Bにそれぞれ対応する位置に配置されたリミットスイッチをY軸軌道２０又は移動台車１８がターンオン／オフするような別の手法を用いても良い。

排気制御回路９０は、ステップS22で、切断ヘッド２４の位置に対応する排気室及びその両隣の排気室の３つの排気ファンを回転させ、他の排気室の排気ファンは停止させる。これと並行して、排気制御回路９０は、ステップS23で、切断ヘッド２４の位置に対応する排気室の排気ダンパを開き、また、他の排気室のうち切断ヘッド２４が去ってから所定時間（例えば数秒間）がまだ経過してない排気室の排気ダンパを依然として開いたままに維持し、そして、それ以外の排気室の排気ダンパは閉じる。このステップS22とS23の制御により、切断ヘッド２４が現在位置している排気室と、切断ヘッド２４が既に去っているがまだヒュームが残っている排気室にて、集塵（排気）動作が行われ、また、切断ヘッド２４がこれから至るであろう排気室にて、集塵（排気）の準備のための風生成がなされる。

加工作業が続けられている間（ステップS14でNO）、上記のステップS21−S23の制御が繰り返される。

このような集塵制御を行う場合、もし、スループット向上のために切断ヘッド２４がX軸方向に始終高速で移動するような構成が採用されると、吸気ファン２６A−２６Fのオン／オフの切り替えと、排気ダンパ９６A−９６Fの開閉が頻繁に行われることになるので、吸気ファン２６A−２６Fや排気ダンパ９６A−９６Fは、その剛性やパワーなどが十分に大きいものである必要がある。しかし、Y軸方向早送り速度Vy_max をX軸方向早送り速度Vx_maxよりも高速にすることでスループットを向上させるという本実施形態の構成においては、この早送りのやり方に起因して吸気ファン２６A−２６Fのオン／オフの切り替えや排気ダンパ９６A−９６Fの開閉がことさら頻繁になることはない。従って、本実施形態では、集塵のための構成の大きいコストアップを伴わずに、スループット向上効果が得られる。加えて、既に説明したように、軽量のキャリッジ２２の高速化は、大重量の移動台車１８の高速化より小さなコストアップで可能であるから、ヘッド移動装置の大きいコストアップを伴わずに、スループット向上効果が得られる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。

Claims (9)

1. 長方形の作業領域（１３）に載置された板材（１４）に対し切断ヘッド（２４）を直交X-Y座標系のX軸とY軸の方向に移動させるヘッド移動装置（１６、１８、２０、２２）と、
   前記ヘッド移動装置を制御するコントローラ（４０）と
   を備え、
   前記X軸が、前記作業領域の長辺方向に沿った軸であり、
   前記Y軸が、前記作業領域の短辺方向に沿った軸であり、
   前記コントローラ（４０）が、前記板材の切断を行わずに前記切断ヘッドを前記X軸の方向及び前記Y軸の方向に移動させるときは、Y軸方向の移動速度がX軸方向の移動速度よりも高速になるように、前記ヘッド移動装置を制御する切断機。
2. 前記ヘッド移動装置の前記Y軸方向へ移動する部分の重量が前記X軸方向へ移動する部分の重量より軽量である請求項１記載の切断機。
3. 前記コントローラ（４０）が、前記作業領域上の板材から複数の製品を逐次に切り出す場合、各製品の切断開始位置へ又は各製品の切断終了位置から、切断を行わずに前記切断ヘッドを移動させるときの移動速度を、各製品の切断を行なうときの前記切断ヘッドの移動速度よりも高速であるように制御する請求項１記載の切断機。
4. 前記コントローラ（４０）が、切断を行うときには、前記切断ヘッドの移動速度を前記板材の厚さ及び材質に応じて制御し、一方、切断を行わずに前記切断ヘッドを移動させるときには、前記移動速度を前記板材の厚さ及び材質に依存せずに制御する請求項１記載の切断機。
5. 前記ヘッド移動装置（１６、１８、２０、２２）が、
   前記X軸方向に移動するX軸移動装置（１８）と、
   前記X軸移動装置と共に前記X軸方向に移動するように前記X軸移動装置に取り付けられた、前記Y軸方向に伸びたY軸軌道（２０）と、
   前記Y軸方向に移動するように前記Y軸軌道に組み合わされた、前記切断ヘッドを搭載したY軸移動装置（２２）と、
   を備えた請求項１記載の切断機。
6. 板材（１４）を載置するための長方形の作業領域（１３）を上面に有した箱状のテーブル（１２）をさらに備え、
   前記テーブル（１２）の内部の前記作業領域（１３）の下方に、前記X軸方向に配列された複数の排気室（３４A-３４F）と、
   前記複数の排気室（３４A-３４F）の中から、排気される１以上の排気室を選択する排気室選択装置（９６A-９６F）と、
   前記切断ヘッド（２４）の前記X軸方向の位置を検出する手段と、
   前記検出された位置に応じて、前記切断ヘッド（２４）の前記X軸方向の移動に伴って前記排気される１以上の排気室が遷移するように、前記排気室選択装置（９６A-９６F）を制御する手段と
   を更に備えた請求項１記載の切断機。
7. 前記切断ヘッド（２４）に対する所定の空間範囲内に存在する人を検出するための人体センサ（２５）を更に有し、
   前記コントローラ（４０）が、前記切断ヘッドを移動させている間、前記人体センサ（２５）による検出に応答して前記切断ヘッドの移動を停止するよう前記ヘッド移動装置を制御する請求項１記載の切断機。
8. 長方形の作業領域（１３）に載置された板材（１４）に対して切断ヘッド（２４）を直交X-Y座標系のX軸とY軸の方向に移動させる方法において、
   前記板材の切断を行わずに前記切断ヘッドを前記X軸の方向に移動させるステップと、
   前記板材の切断を行わずに前記切断ヘッドを前記Y軸の方向に移動させるステップと、
   前記板材の切断を行わずに前記切断ヘッドを移動させるとき、前記Y軸方向の移動速度を前記X軸方向の移動速度よりも高速になるように制御するステップと
   を有し、
   前記X軸が、前記作業領域の長辺方向に沿った軸であり、
   前記Y軸が、前記作業領域の短辺方向に沿った軸である、
   切断ヘッドの移動方法。
9. 前記板材の切断を行ないながら前記切断ヘッドを前記X軸の方向に移動させるステップと、
   前記板材の切断を行ないながら前記切断ヘッドを前記Y軸の方向に移動させるステップと、
   前記切断を行わずに前記切断ヘッドを移動させるときの移動速度を、前記切断を行ないながら前記切断ヘッドを移動させるときの前記切断ヘッドの移動速度よりも高速であるように制御するステップと
   を更に有した請求項９記載の切断ヘッドの移動方法。

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