JP5997957B2

JP5997957B2 - 板取りシステム及びその方法

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Publication number: JP5997957B2
Application number: JP2012160223A
Authority: JP
Inventors: 貴浩山崎; 考亮大津; チタラマリニダナパンディ
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: JP2014021746A

Description

本発明は、板取りシステム及びその方法に関し、特に丸パイプ加工、長角パイプ加工等で切断が安定しないシーム位置を考慮して自動板取りする板取りシステム及びその方法に関するものである。

丸パイプ、長角パイプ等のパイプを加工するために、３次元モデルであるパーツを３次元ＣＡＤ装置等でモデリングする。そして、専用の板取り機能にこれらのパーツを投入していた。

そして、３次元モデルであるパイプのシームラインに手動でパーツのシームラインを合わせてパーツを配置している。すなわち、パーツのモデリング時にシームラインを指定して、それにかからないように穴等をモデリングする。最終的にパイプのシームラインとパーツのシームラインとを合わせる。

ここで、シームラインについて説明する。図１４に示すように、単にシームＳとは溶接された箇所であり、パーツ（またはパイプ）ＰのシームＳに沿って外管側にシームラインＳＬが形成されるものであり、このシームラインＳＬはパーツ（またはパイプ）Ｐの軸に沿って平行でありパーツ（またはパイプ）Ｐの端から端にかけて直線状に形成される。

ここで、パイプのシームラインとパーツのシームラインとを合わせて板取りを行う理由について実物を想定して説明する。図１５に示すように、シームＳに掛かる穴Ｈ（あるいは、ピアス）等の加工は安定しないので（適正な円形状に加工されていない）、シームＳを逃がして加工する必要がある。そのため、シームＳにかからないように穴Ｈ、ピアス等をモデリングし安定した加工を行えるようにする。

図１６に示すようにシームＳが外側になっていると製品の見た目が悪くなってしまうので、パーツ（またはパイプ）Ｐがステンレスの場合など、見た目を気にする場合は、図１７に示すように、シームＳが内側に組まれるように、モデリング時にシームラインを決める。

特開２００１−１０９５１０号公報

モデリングしたパーツに自動処理するためのシームラインが無いと、実物のパイプのシームの位置に自動でピアスなどが割り付き、加工が安定しないという問題があった。ピアス以外にも、実物の穴がシームに掛かると加工が安定しないという問題があった。さらに、手動操作でパーツを回転・反転などのコマンドを使用し、シームラインを合わせるため、データ作成等のオペレーションにも時間が掛かるという問題があった。

一方、シームラインを無視して自動で板取りを行うと、歩留まりを優先しパーツのシームラインがパイプのシームライン上に揃わないという問題があった。

本発明は、実物のシームに穴やピアスが掛かると切断が安定しないので３次元ＣＡＤ装置でシームラインを意識してパーツをモデリングし、シームラインをパーツに指示する。板取り機能でシームラインを含むパーツに関して自動板取り条件の設定に合わせてパイプのシームラインに合わせて自動板取りする。このため、シームラインを考慮した板取りで安定加工につながる。そして、形状・サイズが異なるパーツのシームラインを自動で効率良くシームラインを合わせて配置することで手動配置の手間を無くすことを目的とする。

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、本発明の特徴は、パイプに、モデリングされたパーツを板取りする板取りシステムにおいて、前記パイプと前記パーツを読み込み、前記パイプに付加されているシームラインと前記パーツに付加されているシームラインとを認識する認識手段と、前記パイプに前記パーツを板取りする板取り手段とを備え、前記板取り手段は、前記パーツに付加されているシームラインの位置と前記パイプに付加されているシームラインの位置とを合わせて板取りすることである。

本発明の他の特徴は、前記板取り手段は、前記パイプと前記パーツとを平面に展開し、平面に展開されたパイプに平面に展開されたパーツを自動板取りすることである。

本発明の他の特徴は、前記パイプは丸パイプであることである。

本発明の他の特徴は、前記パイプは長角パイプであることである。

本発明の他の特徴は、前記長角パイプには、メインシームラインとサブシームラインとを指定可能であることである。

本発明の他の特徴は、パイプに、モデリングされたパーツを板取りする板取り方法において、認識手段が、前記パイプと前記パーツを読み込み、前記パイプに付加されているシームラインと前記パーツに付加されているシームラインとを認識する認識工程と、板取り手段が、前記パイプに前記パーツを板取りする板取り工程とを含み、前記板取り手段は、前記パーツに付加されているシームラインの位置と前記パイプに付加されているシームラインの位置とを合わせて板取りすることである。

シームラインを意識してモデリング時にシームラインを指示し、加工が安定しないピアスや穴などがシームライン位置にかからないようにパーツを作成して、板取り機能に投入する。このため、シームラインを含んでいるパーツを板取り機能で処理した場合に、パイプのシームラインを確認して自動でパイプのシームラインと合わせて配置し、安定した加工が簡単に行えるという効果を奏する。

さらに、板取り機能でシームラインを考慮する条件を有効にして、パイプのシームラインを確定して自動板取りを実施するので、手動の手間を省き、データ処理の時間が短くなるという効果を奏する。

板取りシステムの概略を示す概略図である。シームラインの設定を説明する説明図である。板取りの計画情報に係る画面を説明する説明図である。板取り対象としたパーツを、パイプのシームラインとパーツのシームラインとで合わせる事が出来るか判断する動作を説明するフローチャートである。板取りするパーツＡを説明する説明図である。板取りするパーツＢを説明する説明図である。板取りするパーツＣを説明する説明図である。パイプを説明する説明図である。板取り結果（展開図）を説明する説明図である。板取り結果（正面図）を説明する説明図である。（ａ）、（ｂ）は反転可能を説明する説明図である。（ａ）、（ｂ）は反転不可能を説明する説明図である。（ａ）、（ｂ）はメインシームライン、サブシームラインを説明する説明図である。シームラインを説明する説明図である。シームに掛かる穴等の加工は安定しないことを説明する従来図である。シームが外側で製品の見た目が悪い例を示した従来図である。見た目を重視し、シーム位置を変更した場合を示した従来図である。

図１は、本発明を実施した板取りシステム１の概略を示す概略図である。前記板取りシステム１は、自動プログラミング装置に適用されるものであり、ＮＣ装置６と加工機７とに通信手段８により通信可能である。

自動プログラミング装置に適用された前記板取りシステム１はＮＣデータ（ＮＣプログラム）を作成するものである。そして、本体２と、画面３Ａを表示する表示装置３と、キーボート４と、マウス５とを有している。前記ＮＣ装置６はＮＣデータを受け取り加工機７を制御する。

前記加工機７は、既によく知られたものであるので概略のみ説明する。装置にてパイプ（丸パイプ、長角パイプ等）を固定し、場合によっては把持して、長いパイプ（丸パイプ、長角パイプ等）の長手方向の軸であるＡ軸を回転させながら、レーザ加工ヘッドからレーザーを照射してパイプ（丸パイプ、長角パイプ等）の面等を加工軌跡に沿ってレーザー切断加工を行う。

板取りシステム１の制御手段を詳しく説明する。板取りシステム１はコンピュータからなり、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）並びに記憶装置等が接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）を有している。そして、各種機能の実行を制御する制御部２Ａを有する。そして、制御部２Ａは、３次元のモデルをモデリングするモデリング部２Ｂと、自動で板取りを行う自動板取り部２Ｃとを有している。

モデリング部２Ｂは、さらに、穴やピアス加工が安定しない位置に係るシームラインをパーツのモデリング時に意識してパーツとして指定する機能を有する。自動板取り部２Ｃは、自動板取りとしてパイプのシームラインを確定して、自動板取り条件でシームラインを考慮する条件を有効にし、パーツのシームラインがパイプのシームラインに合うように自動板取りして割り付ける自動板取り機能を有する。

なお、本例で、単にパーツというときは、３次元ＣＡＤ装置等でモデリングされたパーツモデルであり、このデータ等も含む概念である。単にパイプというときは材料の形状をモデリングしたものであり、パイプモデルの断面形状が円形の丸パイプ、パイプの断面形状が長方形の長角パイプとを含むものである。シームラインとは、シーム（溶接）の位置情報をパーツ、またはパイプに付加した情報である（上述した図１４とその説明を参照）。

上述の機能を有する制御部２Ａ（モデリング部２Ｂ、自動板取り部２Ｃを含む）の動作の概略を説明する。初めに、パイプのシームラインを考慮して３次元ＣＡＤで３次元の立体モデルをモデリング時に、シームラインをパーツ情報として指示する。そして、３次元モデルの適数のパーツを自動板取り部（自動板取り手段）２Ｃに投入して、画面３Ａで板取り条件でシームラインを考慮する条件を有効にする。続いて、パイプのシームラインを確定する。そして、自動板取り結果としてパイプのシームラインとパーツのシームラインが合うように自動板取りする。

図２（ａ）、（ｂ）を参照し、シームラインＳＬ２の付加方法の一例を示す。ここでは、図６で示すパーツＢを一例に説明する。設定画面Ｇは、パーツＢの展開の際の分割位置を示すエッジＥＧに対してシームラインＳＬ２の位置を設定するため回転する角度を入力する欄ＡＮＧを有する。例えば、角度を入力する欄ＡＮＧに「９０．０」を入力すると、エッジＥＧに対し「９０．０°」回転した位置にシームラインＳＬ２が作成される。

図３〜１０を参照し、具体的な自動板取り処理を詳細に説明する。図３を参照する。これから板取りする複数のパーツと、パイプ等のデータはメモリに記憶されているが、これらのデータの種類を画面３Ａ（図１参照）に表示した状態を示す。画面３Ａでは、パーツに関係する部品番号ＢＢと、本数ＨＳと、直径ＣＫと、幅×高さＨＴと、材質ＺＳと、板厚ＩＡと、レーザ用材料名称ＬＭと、長さＮＧとを表示する領域を含む。パイプに関連するものとして、直径ＣＫ（Ｗ）と、材質ＺＳ（Ｗ）と、板厚ＩＡ（Ｗ）と、レーザ用材料名称ＬＭ（Ｗ）と表示する領域を含む。なお（Ｗ）はパイプの関係のデータであることを示している。

表示されているものに係るデータは記憶されていて、これらのデータを処理することにより板取りを行う。

モデリング部２Ｂでモデリングされたパーツを板取りする板取りシステム１は、パイプとパーツを読み込み板取りを行う自動板取り部２Ｃ（板取り手段）を備える。自動板取り部２Ｃはパイプに付加されているシームラインとパーツに付加されているシームラインとを認識する認識手段としても機能する。そして、パーツに付加されているシームラインの位置をパイプに付加されているシームラインの位置に合わせて板取りを実行する。

図４を参照し動作を説明する。初めに、ステップＳＡ０１では、自動板取り部２Ｃ（板取り手段）が、板取り計画情報・パラメータ情報・パーツ情報・パイプ情報の取得を行う。ここで、板取り計画情報は、部品番号（パーツ名称）、本数等を含む情報である。パラメータ情報は、シームライン考慮条件を含む情報である。パーツ情報は、シームライン角度、回転・反転の可能・不可能の情報を含むものである。パイプ情報は、シームライン角度を含む情報である。

図５に示すように、例えば、自動板取り部２Ｃ（板取り手段）はパーツＡを取得する。ここで、シームラインＳＬ１の指定は有り。シームライン角度は「０°」。回転可能に設定されている。図６に示すようにパーツＢを取得する。ここで、シームラインＳＬ２の指定は有り。シームライン角度は「９０°」。回転不可能に設定されている。図７に示すようにパーツＣを取得する。ここで、シームラインＳＬ３の指定は有り。シームライン角度は「１８０°」。回転可能に設定されている。

ステップＳＡ０２では、自動板取り部２Ｃが、優先順位が高いパイプを選択する。図８に示すようにパイプＷを取得する。シームラインＳＬの指定は有り。シームライン角度は「９０°」に設定されている。

ステップＳＡ０３では、自動板取り部２Ｃが、全てのパーツ（本例では、パーツＡ、パーツＢ、パーツＣ）が板取り対象・対象外に振り分けられるまでステップＳＡ１８までの処理を行う。

ステップＳＡ０４では、自動板取り部２Ｃが、パーツ（例えば、パーツＡ、パーツＢ、パーツＣ等）にシームライン（例えば、シームラインＳＬ１、シームラインＳＬ２、シームラインＳＬ３等）が指定されているか否かを判断する。パーツにシームラインが指定されていると判断された場合に処理はステップＳＡ０６に進む。パーツにシームラインが指定されていないと判断した場合に処理はステップＳＡ０５に進む。

ステップＳＡ０５では、自動板取り部２Ｃが、パーツの角度は自由に回転可能か否かを判断する。パーツの角度は自由に回転可能であると判断された場合に処理はステップＳＡ０７に進む。パーツの角度は回転可能でないと判断した場合に処理はステップＳＡ０８に進む。

ステップＳＡ０６では、自動板取り部２Ｃが、パーツの回転が可能か否かを判断する。パーツの回転が可能と判断された場合に処理はステップＳＡ０９に進む。パーツが回転不可能と判断された場合に処理はステップＳＡ１０に進む。

ステップＳＡ１０では、自動板取り部２Ｃが、パーツのシームライン角度とパイプのシームライン角度が同じか否かを判断する。パーツのシームライン角度とパイプのシームライン角度が同じと判断された場合に処理はステップＳＡ１１に進む。パーツのシームライン角度とパイプのシームライン角度が同じでないと判断した場合に処理はステップＳＡ１２に進む。

ステップＳＡ１２では、自動板取り部２Ｃが、パーツは反転可能か否かの判断を行う。パーツが反転可能と判断した場合に処理はステップＳＡ１３に進む。パーツが反転不可能と判断した場合に処理はステップＳＡ１４に進む。

ステップＳＡ１３では、自動板取り部２Ｃが、パーツを反転する。

ステップＳＡ１５では、自動板取り部２Ｃが、パーツのシームライン角度とパイプのシームライン角度は同じか否かの判断を行う。パーツのシームライン角度がパイプのシームライン角度と同じと判断した場合に処理はステップＳＡ１６に進む。パーツのシームライン角度とパイプのシームライン角度が同じでないと判断した場合に処理はステップＳＡ１４に進む。

ステップＳＡ１６では、自動板取り部２Ｃが、現在のパーツの角度で固定する。

一方、ステップＳＡ０７では、自動板取り部２Ｃが、パーツの角度は自由に変更可能である。ステップＳＡ０８では、自動板取り部２Ｃは、現在のパーツの角度で固定する。

ステップＳＡ０９では、自動板取り部２Ｃが、パイプの角度にパーツの角度を合わせて角度を固定する。ステップＳＡ１１では、自動板取り部２Ｃは現在のパーツの角度で固定する。

ステップＳＡ１４では、自動板取り部２Ｃが、選択されたパイプの板取り対象外パーツとして追加する。ステップＳＡ１７では、自動板取り部２Ｃは選択されたパイプの板取り対象パーツとして追加する。

ステップＳＡ１８では、自動板取り部２Ｃが、次のパーツへ処理を進める。

ステップＳＡ１９では、自動板取り部２Ｃが、板取り処理を行う。部品左右の形状を考慮した歩留まりの良い板取りを行う。

上述の板取り処理においては、自動板取り部２Ｃ（板取り手段）は、パイプとパーツとを平面に展開し、平面に展開されたパイプに平面に展開されたパーツを自動板取りすることができる。図９に示すように、展開後に板取りされた状態を示している。展開されたパイプに、展開されたパーツＢと、展開されたパーツＡと、展開されたパーツＣとが、シームラインＳＬ２、シームラインＳＬ１、シームラインＳＬ３が一直線上に合わされて順に歩留まり良く板取りされている。

図１０を参照する。一旦、パーツＢ、パーツＡ、パーツＣを平面に板取りした後に、パイプに戻した板取り結果の正面図を示している。シームラインＳＬ２、シームラインＳＬ１、シームラインＳＬ３が一直線上に合わされて順に歩留まり良く板取りされている。

ステップＳＡ２０では、自動板取り部２Ｃが処理を終了する。

なお、パーツに回転・反転を不可能にする設定が可能であるが、パーツの回転・反転を不可能にする理由として、シームラインを考慮してモデリングしたモデル(シームラインは付加していないモデル)を歩留まり良く板取りする目的で回転した場合にシームラインを無視することになるので、回転不可能が設定される。例えば、図６に示すパーツＢをモデリングする時、シームラインを付加しないで、設計者が90度のシームラインを考慮してモデルを作成した場合、設計者の意図に反し回転された場合にモデルの目的を達成できなくなるので、回転不可能として設定される。

図１１（ａ）、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）を参照する。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、パーツＰ２が反転され板取りされてパイプが加工される時、強度によってチャックＣＫ側の破損や精度に影響される場合がある。例えば、パーツＰ１を加工後に穴Ｈ１を加工すると、図１１（ｂ）に示すように、パーツＰ２は穴Ｈ１付近で荷重が掛かり破損する場合がある。

一方、図１２（ａ）、（ｂ）に示すようにパーツＰ１を加工後にパーツＰ２の穴Ｈ２を加工する。この状態では穴Ｈ２の加工は良好である。しかし、歩留まり良く板取りするために反転された場合に、チャックＣＫに近い方で穴が加工されるので強度や精度が悪くなる場合がある。このため反転不可能が設定される。

パイプ加工が長角パイプＫＰ加工の場合は、モデリング部２Ｂ（図１参照）は、穴やピアスの加工が安定しないシームラインをパーツのモデリング時に意識してシームラインをパーツに指定する。さらに、自動板取りとして、長角パイプＫＰのシームラインを確定して、自動板取り条件でシームラインを考慮する条件を有効にして、パーツのシームラインが長角パイプのシームラインに合うように自動板取りして、割り付ける自動板取り機能を有する。

このため、シームラインを考慮した板取りで安定加工に繋がるという効果を奏する。さらに、形状・サイズが異なるパーツを自動で効率良くシームラインを合わせて配置することで手動配置の手間を無くすという効果を奏する。

なお、長角パイプのシームラインを考慮してモデリング部２Ｂ（３次元ＣＡＤ等）で３次元の立体モデルをモデリング時に、シームラインをパーツに指示するが、ここで、前記長角パイプには、メインシームラインとサブシームラインとを指定可能である。

図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、設定画面Ｇ２には、メインシームラインＭＳＬ、サブシームラインＳＳＬを作成する面ＭＮ１「0°」、面ＭＮ２「90°」を設定する欄を有する。

長角パイプＫＰでは、２つの幅の広い面の一方にメインシームラインを設定可能とする。また、２つの幅の狭い面の一方に、必要に応じてサブシームラインを設定可能とする。

ここで、サブシームラインの役割について説明する。

長角パイプＫＰでは、シームラインが幅の広い面だけではなく、幅の狭い面にある場合がある為、幅の広い面にある場合は、メインシームラインを有効にして処理し、幅の狭い面にある場合は、サブシームラインを有効にして処理する。

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。

１板取りシステム
２本体
２Ａ制御部
２Ｂモデリング部
２Ｃ自動板取り部
３表示装置
３Ａ画面
４キーボード
５マウス
６ＮＣ装置
７加工機
８通信手段

Claims

パイプに、モデリングされたパーツを板取りする板取りシステムにおいて、
前記パイプと前記パーツを読み込み、前記パイプに付加されているシームラインと前記パーツに付加されているシームラインとを認識する認識手段と、前記パイプに前記パーツを板取りする板取り手段とを備え、
前記板取り手段は、前記パーツに付加されているシームラインの位置と前記パイプに付加されているシームラインの位置とを合わせて板取りすることを特徴とする板取りシステム。
前記板取り手段は、前記パイプと前記パーツとを平面に展開し、平面に展開されたパイプに平面に展開されたパーツを自動板取りすることを特徴とする請求項１に記載の板取りシステム。
前記パイプは丸パイプであることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の板取りシステム。
前記パイプは長角パイプであることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の板取りシステム。
前記長角パイプには、メインシームラインとサブシームラインとを指定可能であることを特徴とする請求項４に記載の板取りシステム。
パイプに、モデリングされたパーツを板取りする板取り方法において、
認識手段が、前記パイプと前記パーツを読み込み、前記パイプに付加されているシームラインと前記パーツに付加されているシームラインとを認識する認識工程と、板取り手段が、前記パイプに前記パーツを板取りする板取り工程とを含み、
前記板取り手段は、前記パーツに付加されているシームラインの位置と前記パイプに付加されているシームラインの位置とを合わせて板取りすることを特徴とする板取り方法。