JPH11259118A - 板材加工機の自動プログラミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークホルダ近傍における迂回動作等の干渉
防止制御回数を減らすことができ、加工時間の短縮、生
産効率の向上が図れるようにする。 【解決手段】 ワークホルダ３と加工手段４とを相対移
動させて板材Ｗの所望の部位を加工する板材加工機の自
動プログラミングに適用される。ワークホルダ３の近傍
での加工を可能な限り少なくして、必要な製品が得られ
るように板材Ｗに対して製品図形３０を配置する製品配
置手段２３を設ける。この製品配置手段２３は、例え
ば、板材Ｗに対する歩留りを考慮して製品図形３０を配
置する製品配置基本手段２７と、別配置パターン生成手
段２８とで構成する。別配置パターン生成手段２８は、
製品配置基本手段２７で配置された配置パターンよりも
ワークホルダ近傍での加工が少なくなる配置パターンが
ある場合に、その配置パターンを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
る板材加工機の自動プログラミング装置に関し、特に板
材に対する製品図形の配置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレスやレーザ加工機等の板材加
工機では、テーブル上の板材の送りに、板材の縁部を把
持して移動するワークホルダが一般に用いられる。この
ため、自動プログラミング装置等で板取りやネスティン
グと呼ばれる処理を行う場合、すなわち板材に対して製
品図形を配置する場合、ワークホルダによる把持部分を
除いた部分に、歩留り良くなるように配置が行われてい
る。一方、ワークホルダを用いる板材加工機では、板材
送り時に加工手段の加工ヘッドとワークホルダとが干渉
することを回避する必要がある。このため、加工ヘッド
とワークホルダの周囲に、セフティーゾーンと呼ばれる
制御上の認識領域を設定し、両セフティーゾーンが干渉
すると、板材送りを停止し、そのまま機械停止とする
か、あるいは板材送りの迂回動作を行うことが一般にな
されている。

【０００３】例えば、図７に実線で示すような、加工ヘ
ッド位置Ｐ，板材Ｗの加工希望部位ａ，およびワークホ
ルダ５０の位置関係にある場合、干渉の問題がなれば、
そのままワークホルダ５０を横方向（破線矢印方向）に
移動させることで、加工希望部位ａを加工ヘッド位置Ｐ
に移動させることができる。しかし、実際は、そのまま
横移動させたのでは、ワークホルダ５０の周囲に設定さ
れたセフティーゾーンＳＨと、加工ヘッド位置Ｐの周囲
に設定されたセフティーゾーンＳＰとが移動途中で干渉
するため、矢印ｂ〜ｄのように、一旦、後退させ、横移
動させた後に前進させるような迂回動作させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のように単にワー
クホルダによる把持部分を除いた部分に、歩留り良くな
るように製品図形を配置したのでは、ワークホルダの近
くの加工が多くなる場合がある。その場合、セフティー
ゾーンの干渉回避のための制御として、迂回動作を頻繁
に行うことが必要になる。こうした迂回動作は、多くな
ると、それだけ加工時間が長くなる。

【０００５】この発明の目的の一つは、上記課題を解消
し、ワークホルダ近傍における迂回動作等の干渉防止制
御回数を減らすことができ、加工時間の短縮、生産効率
の向上が図れる板材加工機の自動プログラミング装置を
提供することである。この発明の他の目的は、従来の自
動プログラミング装置における加工図形配置のアルゴリ
ズムを出来るだけ生かせるようにすることである。この
発明のさらに他の目的は、最も良い製品図形の配置が得
易いようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１を参照して説明する。この発明の板材
加工機の自動プログラミング装置（２０）は、板材
（Ｗ）を把持するワークホルダ（３）と、前記板材
（Ｗ）に加工を施す加工手段（４）とを有し、前記ワー
クホルダ（３）と加工手段（４）とを相対移動させて板
材（Ｗ）における所望の部分を加工する板材加工機に適
用されるものである。この装置において、前記加工手段
（４）とワークホルダ（３）との干渉を回避させる必要
のある前記ワークホルダ近傍での加工を可能な限り少な
くして、必要な製品が得られるように板材（Ｗ）に対し
て製品図形（３０）を配置する製品配置手段（２３）を
設ける。この構成よると、製品配置手段（２３）によ
り、板材（Ｗ）に対して製品図形（３０）が配置され
る。この場合に、加工手段（４）とワークホルダ（３）
との干渉を回避させる必要が生じるようなワークホルダ
近傍での加工を可能な限り少なくし、かつ必要な製品が
得られるように、製品図形（３０）の配置が行われる。
そのため、このように製品図形（３０）の配置された加
工プログラム（１７）で加工した場合、ワークホルダ近
傍における迂回動作等の干渉防止制御回数が減り、加工
時間が短縮される。

【０００７】この発明において、前記製品配置手段（２
３）は、板材（Ｗ）に対する歩留りを考慮して製品図形
（３０）を配置する製品配置基本手段（２７）と、別配
置パターン生成手段（２８）とよりなるものとしても良
い。別配置パターン生成手段（２８）は、製品配置基本
手段（２７）で配置された配置パターンよりもワークホ
ルダ近傍での加工が少なくなる配置パターンがある場合
に、その配置パターンを生成するものである。この構成
の場合、まず製品配置基本手段（２７）により、歩留り
を考慮した製品図形（３０）の配置が一旦なされる。こ
の後、この一旦配置された製品図形（３０）の配置パタ
ーンよりもワークホルダ近傍での加工が少なくなる配置
パターンがあるか否かが、別配置パターン生成手段（２
８）で調べられ、少なくなる配置パターンがある場合
は、その配置パターンが生成される。この構成では、製
品配置基本手段（２７）には、従来の自動プログラミン
グ装置における製品図形配置の一般的なアルゴリズムが
そのまま利用できる。

【０００８】また、別の実施形態に対応する図６を参照
して説明するように、この発明において、前記製品配置
手段（２３）は、板材（Ｗ）に対する歩留りを考慮して
製品図形（３０）を配置する配置パターンを複数準備す
る製品配置準備手段（２９）と、この手段（２９）で準
備された複数の配置パターンから前記ワークホルダ
（３）の近傍での加工が最も少ない配置パターンを選択
するパターン選択手段（３１）とよりなるものとしても
良い。この構成の場合、まず製品配置準備手段（２９）
により、板材（Ｗ）に対する歩留りを考慮して製品図形
（３０）を配置した配置パターンが複数準備される。こ
の後、その準備された複数の配置パターンから、ワーク
ホルダ（３）の近傍での加工が最も少ない配置パターン
がパターン選択手段（３１）により選択される。このた
め、最も良い配置パターンが選べる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図５共に説明する。まず、この自動プログラミング装
置で作成された加工プログラムにより制御される板材加
工機の例を図２，図３と共に説明する。この板材加工機
１は、テーブル２上の板材Ｗを把持するワークホルダ３
と、板材Ｗに加工を施す加工手段４とを有し、加工手段
４の加工ヘッド位置Ｐとワークホルダ３とを相対移動さ
せて板材Ｗにおける所望の部位を加工するものである。
加工手段４の加工ヘッド位置Ｐはフレーム５に対して位
置固定とし、ワークホルダ３を板材送り手段６で横方向
（Ｘ方向）および前後方向（Ｙ方向）に移動させるよう
にしてある。

【００１０】板材送り手段６は、フレーム５のベッド部
分５ａのレール７上を前後移動するキャリッジ８に、ク
ロススライド９を左右移動自在に設置し、クロススライ
ド９に複数のワークホルダ３を取付けたものである。テ
ーブル２は、中央の固定テーブル２ａと両側の可動テー
ブル２ｂとからなり、可動テーブル２ｂはキャリッジ８
と共に前後移動する。キャリッジ８およびクロススライ
ド９の進退は、送りねじを介して各軸のサーボモータ
（図示せず）により行われる。板材加工手段４は、パン
チ１０およびダイ１１によりパンチ加工を施すパンチ機
構からなり、パンチ１０およびダイ１１は、金型保持手
段である上下のタレット１２，１３に複数並べて保持さ
れている。パンチ１０は、所定の加工ヘッド位置Ｐで昇
降自在なラム１４を介して、駆動源１５により駆動され
る。

【００１１】制御装置１６は、加工プログラム１７に従
って板材加工機１を制御する手段であり、コンピュータ
式の数値制御装置およびプログラマブルコントローラで
構成される。制御装置１６には干渉時処理手段１８が設
けられている。干渉時処理手段１８は、ワークホルダ３
および加工ヘッド位置Ｐの周囲に設定認識領域である所
定のセフティーゾーンＳ１，Ｓ２を設定すると共に、ワ
ークホルダ３の移動に伴って両セフティーゾーンＳ１，
Ｓ２が干渉した場合に、板材送りの所定の迂回動作また
は機械停止を行うものとしてある。

【００１２】図１の自動プログラミング装置２０は、素
材データ２１および製品加工図形データ２２に基づい
て、所定の処理により前記加工プログラム１７を自動生
成する手段である。自動プログラミング装置２０は、図
２の制御装置１６とは独立したコンピュータ装置で構成
されていても、制御装置１６で兼用されるものであって
も良い。製品加工図形データ２２は、製品の形状を所定
の形式で示したデータであり、ベクトル化データ等で構
成される。製品として、外形を切り抜く加工およびその
製品の内部に加工を施す場合は、製品加工図形データ２
２として、製品図形３０の外形形状部３０ａおよび内部
形状部３０ｂの図形データが準備される。外形の切り抜
き加工を行わない場合は、内部形状部３０ｂのみの図形
データが準備され、また外形切り抜き加工のみを行う場
合は外形形状部３０ａのみの図形データが準備される。

【００１３】自動プログラミング装置２０には、製品配
置手段２３、製品配置結果記憶手段２４、工具割付手段
２５、および実行ＮＣデータ化手段２６が設けられてい
る。製品配置手段２３は、素材データ２１および製品加
工図形データ２２から、素材となる板材Ｗに対して製品
図形３０を所定の規則に従って配置する手段である。こ
の例では、製品配置手段２３は、板材加工機１における
加工手段４とワークホルダ３との干渉を回避させる必要
のある前記ワークホルダ３の近傍での加工を可能な限り
少なくして、必要な製品が得られるように板材Ｗに対し
て製品図形３０を配置するものとしてある。

【００１４】製品配置手段２３は、より具体的には、製
品配置基本手段２７と、別配置パターン生成手段２８と
で構成される。製品配置基本手段２７は、板材Ｗに対す
る歩留りを考慮して製品図形３０を板材Ｗに配置する手
段であり、歩留りが最小となるように製品図形３０を配
置するものとしてある。この製品配置基本手段２７に
は、従来の一般的な自動プログラミング装置による歩留
り最小とする板取りのアルゴリズムがそのまま利用でき
る。別配置パターン生成手段２８は、製品配置基本手段
２７で配置された配置パターンよりもワークホルダ３の
近傍での加工が少なくなる配置パターンがある場合に、
その配置パターンを生成する手段である。別配置パター
ン生成手段２８は、前記の加工が少なくなる配置パター
ンが一つ生成できればその配置パターンに決定するもの
としても良く、複数の配置パターンを生成して選択する
ものとしても良い。別配置パターン生成手段２８による
別の配置パターンの生成は、例えば、製品配置基本手段
２７で配置された製品図形３０を、図心等の所定の中心
回りに回転させるものとされる。

【００１５】製品配置手段２３で定められた製品図形３
０の配置結果は、配置結果記憶手段２４に記憶される。
工具割付手段２５は、この配置結果記憶手段２４に記憶
された製品図形３０の配置結果に対して、個々のパンチ
工具の割付けを行う。このように工具割付けが行われた
中間データから、実行ＮＣデータ化手段２６により、加
工条件等を加味して実行可能な加工プログラム１７が自
動生成される。

【００１６】上記構成の自動プログラミング装置２０に
よる製品図形３０の配置処理を、図形例と共に説明す
る。図１（Ａ）に示すように、製品加工図形データ２２
で示される製品図形３０が、矩形の外形形状部３０ａ
と、その一辺側に偏った複数の内部形状部３０ｂであっ
たとする。この場合、製品配置手段２３における製品配
置基本手段２７は、内部形状部３０ｂを無視して、素材
となる板材Ｗに対して、歩留り最小となるように製品図
形３０を配置する。図１（Ｂ）はこの配置結果例を示
し、板材Ｗに複数の製品図形３０が配置されている。こ
の場合に、板材Ｗに対する各製品図形３０の方向は、製
品加工図形データ２２で示された方向と同じであり、そ
のためこの例ではワークホルダ３側に内部形状部３０ｂ
が偏るように製品図形３０が配置されている。この製品
図形３０の配置結果に対して、別配置パターン生成手段
２８は、図１（Ｂ）に示すように、各製品図形３０を回
転させた製品図形３０の配置パターンを仮に生成する。
その結果、図形回転前の製品図形３０の配置パターンよ
りも、ワークホルダ３の近くの内部形状部３０ｂの配置
が少なくなる場合は、別配置パターン生成手段２８は、
その回転した配置パターンに決定する。

【００１７】製品配置手段２３の別配置パターン生成手
段２８は、ワークホルダ３の近くの加工（内部形状部３
０ｂ等）が少なくなるか否かは、例えば図４に示すよう
に、ワークホルダ３側に所定の領域Ｒを設定し、この領
域Ｒに含まれる加工部位、例えば内部形状部３０ｂの数
が多いか少ないかで判断する。図４は、製品図形３０の
外形形状部３０ｂが種々の大きさである場合の例であ
る。この場合も、製品配置手段２３の製品配置基本手段
２７および別配置パターン生成手段２８により、前記と
同じ処理、すなわち歩留り最小の製品図形３０の配置、
およびその後の個々の製品図形３０の回転により、所定
の領域Ｒ内に内部形状部３０ｂが少なくなるように、製
品図形３０の配置パターンの生成が行われる。

【００１８】なお、別配置パターン生成手段２８は、図
４の例のように各製品図形３０の外形形状部３０ｂが種
々の大きさであったり、また各製品図形３０が互いに異
なる配置の内部形状部３０ｂを有する場合、各製品図形
３０の位置の変更によって、あるいは位置の変更と前記
の図形回転との両方によって、所定の領域Ｒ内に内部形
状部３０ｂが少なくなるように、製品図形３０の配置パ
ターンの生成を行うものとしても良い。

【００１９】図５に示すように、外形加工を行わない場
合、すなわち製品図形３０が内部形状部３０ｂのみであ
る場合は、製品配置手段２７は、入力された製品加工図
形データ２２に従って板材Ｗにその各内部形状部３０ｂ
のみからなる製品図形３０を配置した後、各内部形状部
３０ｂを板材Ｗの所定の点（例えば図心）を中心として
回転させた製品図形３０の配置パターンを設定する（図
５（Ｂ））。その結果、図形回転後の製品図形３０の配
置パターンの方が、ワークホルダ３側に設定した所定の
領域（図示せず）内に内部形状部３０ｂの数が少ない場
合は、図形回転後の製品図形３０の配置パターンに決定
する。

【００２０】この板材加工機の自動プログラミング装置
によると、このように加工手段４とワークホルダ３との
干渉を回避させる必要が生じるようなワークホルダ近傍
での加工を可能な限り少なくし、かつ必要な製品が得ら
れるように、製品図形３０の配置が行われる。そのた
め、このように製品図形３０の配置された加工プログラ
ム１７で加工した場合、ワークホルダ近傍における迂回
動作等の干渉防止制御回数が減り、加工時間が短縮され
る。

【００２１】図６は、この発明の他の実施形態を示す。
この実施形態は、図１に示した実施形態において、製品
配置手段２３を、図６のように製品配置準備手段２９と
パターン選択手段３１とでなるものに変えたものであ
る。その他の構成は、図１の実施形態と同じである。製
品配置準備手段２９は、板材Ｗに対する歩留りを考慮し
て製品図形３０を配置する配置パターンを複数準備する
手段である。パターン選択手段３１は、製品配置準備手
段２９で準備された複数の配置パターンからワークホル
ダ３の近傍での加工が最も少ない配置パターンを選択す
る手段である。

【００２２】この構成の場合、同図（Ａ）に示すよう
に、自動プログラミング装置１に入力される製品加工図
形データ２２に対して、例えば同図（Ｂ），（Ｃ）に示
すように製品図形３０の配置パターンが複数準備され
る。パターン選択手段３１は、このように準備された複
数の配置パターン（同図（Ｂ）のパターンまたは同図
（Ｃ）のパターン）から、所定の基準で、ワークホルダ
３の近傍での加工が最も少ない配置パターンを選択す
る。同図の例では、同図（Ｂ）の配置パターンが選択さ
れることになる。

【００２３】

【発明の効果】この発明の板材加工機の自動プログラミ
ング装置は、加工手段とワークホルダとの干渉を回避さ
せる必要のある前記ワークホルダ近傍での加工を可能な
限り少なくして、必要な製品が得られるように板材に対
して製品図形を配置する製品配置手段を設けたものであ
るため、ワークホルダ近傍における迂回動作等の干渉防
止制御回数を減らすことができ、加工時間の短縮、生産
効率の向上が図れる。前記製品配置手段が、板材に対す
る歩留りを考慮して製品図形を配置する製品配置基本手
段と、この手段で配置された配置パターンよりも前記ワ
ークホルダ近傍での加工が少なくなる配置パターンがあ
る場合に、その配置パターンを生成する別配置パターン
生成手段とよりなる場合は、従来の自動プログラミング
装置における製品図形配置のアルゴリズムを出来るだけ
利用することができる。また、前記製品配置手段が、板
材に対する歩留りを考慮して製品図形を配置する配置パ
ターンを複数準備する製品配置準備手段と、この手段で
準備された複数の配置パターンから前記ワークホルダの
近傍での加工が最も少ない配置パターンを選択するパタ
ーン選択手段とよりなる場合は、最も良い配置パターン
を選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる自動プ
ログラミング装置の概念構成を示すブロック図、
（Ｂ），（Ｃ）は配置パターン例の説明図である。

【図２】板材加工機の一例の平面図とその制御系のブロ
ック図とを組み合わせて示す説明図である。

【図３】同板材加工機の側面図である。

【図４】他の配置パターン例の説明図である。

【図５】さらに他の配置パターン例の説明図である。

【図６】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる自動
プログラミング装置の概念構成を示すブロック図、
（Ｂ），（Ｃ）は配置パターン例の説明図である。

【図７】従来の配置パターンの場合の迂回動作を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…板材加工機 ２７…製品配置基本手
段 ３…ワークホルダ ２８…別配置パターン
生成手段 ４…加工手段 ２９…製品配置準備手
段 ６…板材送り手段 ３０…製品図形 １０…パンチ ３０ａ…外形形状部 １６…制御装置 ３０ｂ…内部加工部 １７…加工プログラム ５０…ワークホルダ ２０…自動プログラミング装置 Ｓ１，Ｓ２…セフテ
ィーゾーン ２２…製品加工図形データ Ｐ…加工ヘッド位
置 ２３…製品配置手段 Ｗ…板材 ２４…製品配置結果記憶手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材を把持するワークホルダと、前記板
   材に加工を施す加工手段とを有し、前記ワークホルダと
   加工手段とを相対移動させて板材における所望の部分を
   加工する板材加工機に適用される自動プログラミング装
   置であって、 前記加工手段とワークホルダとの干渉を回避させる必要
   のある前記ワークホルダ近傍での加工を可能な限り少な
   くして、必要な製品が得られるように板材に対して製品
   図形を配置する製品配置手段を設けた板材加工機の自動
   プログラミング装置。
2. 【請求項２】 前記製品配置手段は、板材に対する歩留
   りを考慮して製品図形を配置する製品配置基本手段と、
   この手段で配置された配置パターンよりも前記ワークホ
   ルダ近傍での加工が少なくなる配置パターンがある場合
   に、その配置パターンを生成する別配置パターン生成手
   段とよりなる請求項１記載の板材加工機の自動プログラ
   ミング装置。
3. 【請求項３】 前記製品配置手段は、板材に対する歩留
   りを考慮して製品図形を配置する配置パターンを複数準
   備する製品配置準備手段と、この手段で準備された複数
   の配置パターンから前記ワークホルダの近傍での加工が
   最も少ない配置パターンを選択するパターン選択手段と
   よりなる請求項１記載の板材加工機の自動プログラミン
   グ装置。