JPH1157999A - 開先切断装置および方法 - Google Patents
開先切断装置および方法Info
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- JPH1157999A JPH1157999A JP22848697A JP22848697A JPH1157999A JP H1157999 A JPH1157999 A JP H1157999A JP 22848697 A JP22848697 A JP 22848697A JP 22848697 A JP22848697 A JP 22848697A JP H1157999 A JPH1157999 A JP H1157999A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切出した部材に対して正確に開先切断を行
う。 【解決手段】 部材１１，１２，１３の外形に関する情
報は、ＮＣデータとしてコントローラ７に与えられる。
門構形移動装置５には、ＴＶカメラ９が備えられ、開先
切断の対象となる部材１１上のコーナなどの基準点を撮
影し、粗い位置決めを行う。さらに３Ｄセンサ１３によ
って、外形情報に基づき、センシング位置データとして
指定される位置を正確に検出し、部材１１の正確な外形
を求める。外形が、直線、円、円弧および円弧と直線と
の結合として表され、各基本図形に対応して予め定めら
れる手順でガス溶断トーチ１４の切断位置と傾斜とが決
定され、開先の切断が行われる。
う。 【解決手段】 部材１１，１２，１３の外形に関する情
報は、ＮＣデータとしてコントローラ７に与えられる。
門構形移動装置５には、ＴＶカメラ９が備えられ、開先
切断の対象となる部材１１上のコーナなどの基準点を撮
影し、粗い位置決めを行う。さらに３Ｄセンサ１３によ
って、外形情報に基づき、センシング位置データとして
指定される位置を正確に検出し、部材１１の正確な外形
を求める。外形が、直線、円、円弧および円弧と直線と
の結合として表され、各基本図形に対応して予め定めら
れる手順でガス溶断トーチ１４の切断位置と傾斜とが決
定され、開先の切断が行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、隅肉肉盛溶接など
を行う際に必要となる開先を取るための開先切断装置お
よび方法に関する。
を行う際に必要となる開先を取るための開先切断装置お
よび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、隅肉溶接などで肉盛溶接を行
う部材の外形部分は、予め傾斜して切断し、開先を取っ
ておく必要がある。開先を取る方法としては、数値制御
（以下「ＮＣ」と略称する）切断装置で部材の外形を切
断するときに同時に開先の加工も行ってしまう方法と、
部材を切り抜いた後で開先を取る方法がある。
う部材の外形部分は、予め傾斜して切断し、開先を取っ
ておく必要がある。開先を取る方法としては、数値制御
（以下「ＮＣ」と略称する）切断装置で部材の外形を切
断するときに同時に開先の加工も行ってしまう方法と、
部材を切り抜いた後で開先を取る方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】部材を、ＮＣ切断装置
で、外形を切断する際に同時に開先を取ることは可能で
ある。しかしながら、次のような問題点がある。 比較的単純な形状の部材の開先しか取ることができな
い。 切断と同時に開先を取る装置は、切断工具の姿勢の制
御に少なくとも２軸必要であり、三次元的な位置決めに
３軸必要であるので、５軸以上の多軸型が必要となって
ＮＣ切断装置としては高価になり、開先も取るとタクト
タイムが間に合わなくなって時間が掛かり、装置の稼働
率が低くなって生産効率が悪くなる。
で、外形を切断する際に同時に開先を取ることは可能で
ある。しかしながら、次のような問題点がある。 比較的単純な形状の部材の開先しか取ることができな
い。 切断と同時に開先を取る装置は、切断工具の姿勢の制
御に少なくとも２軸必要であり、三次元的な位置決めに
３軸必要であるので、５軸以上の多軸型が必要となって
ＮＣ切断装置としては高価になり、開先も取るとタクト
タイムが間に合わなくなって時間が掛かり、装置の稼働
率が低くなって生産効率が悪くなる。
【０００４】部材を先に切出しておいて後から開先を取
る場合には、次のような問題点がある。 外形の位置が正確に判らないために、正確な開先位置
を決めることができない。 部材の大きさが、切断時の切り代などによって微妙に
異なるために、個々の部材に合わせてＮＣ装置用のデー
タを作成することが困難となる。
る場合には、次のような問題点がある。 外形の位置が正確に判らないために、正確な開先位置
を決めることができない。 部材の大きさが、切断時の切り代などによって微妙に
異なるために、個々の部材に合わせてＮＣ装置用のデー
タを作成することが困難となる。
【０００５】本発明の目的は、安価な装置で効率よく開
先を取ることができる開先切断装置および方法を提供す
ることである。
先を取ることができる開先切断装置および方法を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、切出された部
材に対して開先を取る開先切断装置であって、部材の外
形を予め定める複数種類の基本図形の組合せとして表す
外形情報、開先幅および開先角度を入力する入力手段
と、部材を予め定める精度範囲内で位置決めする位置決
め手段と、位置決め手段によって位置決めされた部材の
外形位置を、入力手段に入力される外形情報に含まれる
基本図形毎に予め定める手順に従って検出する外形検出
手段と、外形検出手段によって検出される部材の外形に
沿って、入力手段に入力される開先幅および開先角度と
なるように切断工具で部材の外形に開先を切断する切断
手段とを含むことを特徴とする開先切断装置である。
材に対して開先を取る開先切断装置であって、部材の外
形を予め定める複数種類の基本図形の組合せとして表す
外形情報、開先幅および開先角度を入力する入力手段
と、部材を予め定める精度範囲内で位置決めする位置決
め手段と、位置決め手段によって位置決めされた部材の
外形位置を、入力手段に入力される外形情報に含まれる
基本図形毎に予め定める手順に従って検出する外形検出
手段と、外形検出手段によって検出される部材の外形に
沿って、入力手段に入力される開先幅および開先角度と
なるように切断工具で部材の外形に開先を切断する切断
手段とを含むことを特徴とする開先切断装置である。
【０００７】本発明に従えば、切出された部材を位置決
め手段によって位置決めし、入力手段に入力された外形
情報に含まれる基本図形毎に予め定められる手順に従っ
て外形検出手段が外形位置を検出する。切断手段は、検
出される部材の外形に沿って、入力手段に入力される開
先幅および開先角度となるように切断工具で部材の外形
に開先を切断するので、部材の切断に用いる外形情報を
入力手段に入力すれば、外形検出手段によって実際の部
材の外形位置を検出し、切断手段によって外形に沿って
開先を切断することができる。多軸型のＮＣ切断装置な
どは使用する必要はないので、安価な装置で効率よく開
先を取ることができる。
め手段によって位置決めし、入力手段に入力された外形
情報に含まれる基本図形毎に予め定められる手順に従っ
て外形検出手段が外形位置を検出する。切断手段は、検
出される部材の外形に沿って、入力手段に入力される開
先幅および開先角度となるように切断工具で部材の外形
に開先を切断するので、部材の切断に用いる外形情報を
入力手段に入力すれば、外形検出手段によって実際の部
材の外形位置を検出し、切断手段によって外形に沿って
開先を切断することができる。多軸型のＮＣ切断装置な
どは使用する必要はないので、安価な装置で効率よく開
先を取ることができる。
【０００８】また本発明で前記切断手段は、多軸型のロ
ボットであり、前記切断工具は、ツールとしてロボット
の先端に取付けられる溶断用トーチであることを特徴と
する。
ボットであり、前記切断工具は、ツールとしてロボット
の先端に取付けられる溶断用トーチであることを特徴と
する。
【０００９】本発明に従えば、開先を取る位置は外形検
出手段によって実際の部材に合わせて検出されるので、
切断手段を多軸型のロボットで構成して、工具である溶
断用トーチをロボットの先端に取付けられるツールとし
て、所定の開先幅および開先角度で開先の切断を行うこ
とができる。ＮＣ切断装置を使用しないで多軸型のロボ
ットを使用するので、ロボット言語を用いて容易に制御
を行うことができる。
出手段によって実際の部材に合わせて検出されるので、
切断手段を多軸型のロボットで構成して、工具である溶
断用トーチをロボットの先端に取付けられるツールとし
て、所定の開先幅および開先角度で開先の切断を行うこ
とができる。ＮＣ切断装置を使用しないで多軸型のロボ
ットを使用するので、ロボット言語を用いて容易に制御
を行うことができる。
【００１０】また本発明で前記入力手段に入力される外
形情報の基本図形には、直線、円、円弧および円弧と直
線との結合が含まれ、前記外形検出手段は、直線につい
ては２点以上、円および円弧については３点以上、円弧
と直線との結合については直線上に２点以上と円弧上に
１点以上の外形位置を検出し、円弧と直線との結合とな
る外形に沿って開先を切断する際には、予め定める手順
に従って円弧と直線との移行位置を算出し、前記切断手
段は、直線、または円および円弧の外形に沿う開先の切
断を、外形検出位置から開先幅だけ部材の内側で、切断
の向きが開先角度となるように切断工具の姿勢を制御し
ながら直線補間または円弧補間でそれぞれ行い、円弧と
直線との結合に対しては、外形検出手段によって算出さ
れる移行位置よりも直線側では直線補間で、移行位置よ
りも円弧側では円弧補間で、それぞれ切断することを特
徴とする。
形情報の基本図形には、直線、円、円弧および円弧と直
線との結合が含まれ、前記外形検出手段は、直線につい
ては２点以上、円および円弧については３点以上、円弧
と直線との結合については直線上に２点以上と円弧上に
１点以上の外形位置を検出し、円弧と直線との結合とな
る外形に沿って開先を切断する際には、予め定める手順
に従って円弧と直線との移行位置を算出し、前記切断手
段は、直線、または円および円弧の外形に沿う開先の切
断を、外形検出位置から開先幅だけ部材の内側で、切断
の向きが開先角度となるように切断工具の姿勢を制御し
ながら直線補間または円弧補間でそれぞれ行い、円弧と
直線との結合に対しては、外形検出手段によって算出さ
れる移行位置よりも直線側では直線補間で、移行位置よ
りも円弧側では円弧補間で、それぞれ切断することを特
徴とする。
【００１１】本発明に従えば、部材の外形情報を、直
線、円、円弧および円弧と直線との結合を含む基本図形
で表し、各基本図形毎に予め定める手順に従って外形位
置を検出し、外形検出および開先切断を効率よく行うこ
とができる。外形情報が、円弧と直線との結合を含む場
合は、円弧と直線との移行位置を算出し、移行位置で直
線補間と円弧補間とを切換えて開先の切断を行うので、
外形に適合した開先を容易に切断することができる。
線、円、円弧および円弧と直線との結合を含む基本図形
で表し、各基本図形毎に予め定める手順に従って外形位
置を検出し、外形検出および開先切断を効率よく行うこ
とができる。外形情報が、円弧と直線との結合を含む場
合は、円弧と直線との移行位置を算出し、移行位置で直
線補間と円弧補間とを切換えて開先の切断を行うので、
外形に適合した開先を容易に切断することができる。
【００１２】さらに本発明は、予め部材の外形を、予め
定める複数の基本図形の組合せとして表される外形情報
に従って切断し、基本図形毎に予め定められる手順に従
って部材の切断位置を検出し、検出された切断位置に基
づいて開先を切断することを特徴とする開先切断方法で
ある。
定める複数の基本図形の組合せとして表される外形情報
に従って切断し、基本図形毎に予め定められる手順に従
って部材の切断位置を検出し、検出された切断位置に基
づいて開先を切断することを特徴とする開先切断方法で
ある。
【００１３】本発明に従えば、予め定める複数図形の組
合せとして表される外形情報に従って部材を切断し、基
本図形毎に予め定められる手順に従って部材の切断位置
を外形から検出し、検出された切断位置に基づいて開先
を切断するので、外形の切断と開先の切断を同時に行う
必要はなく、開先切断用にデータを作成することなく、
切断された外形に合せて開先を切断することができる。
合せとして表される外形情報に従って部材を切断し、基
本図形毎に予め定められる手順に従って部材の切断位置
を外形から検出し、検出された切断位置に基づいて開先
を切断するので、外形の切断と開先の切断を同時に行う
必要はなく、開先切断用にデータを作成することなく、
切断された外形に合せて開先を切断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
開先切断装置１の概略的な構成を示す。ほぼ水平な床面
２には、たとえば３ｍ程度の間隔Ｗをあけて平行に２本
のレール３，４が敷設される。レール３，４上を走行す
る門構形移動装置５には、６軸ロボット６が吊下げられ
る。門構形移動装置５には、制御のためのコントローラ
７も設けられ、門構形移動装置５とともに移動可能であ
る。コントローラ７には、入力手段として、開先を取る
べき部材についての外形情報が入力される。移動可能な
長さＬは、たとえば９ｍである。門構形移動装置５がレ
ール３，４に沿って移動するときに、門構形移動装置５
への電力供給や外部とのデータ通信は、ケーブルベア８
を介して行う。６軸ロボット６の門構形移動装置５への
取付部付近には、ＴＶカメラ９が設けられ、門構形移動
装置５が移動して予め指定されている原点位置を検出
し、画像処理でずれを補償するために使用される。床面
２のレール３，４間には、位置決め手段である位置決め
台１０が設けられ、複数の部材１１，１２，１３につい
て開先の切断が可能である。６軸ロボット６の先端の軸
には３Ｄセンサ１３とともにガス溶断トーチ１４が取付
けられる。３Ｄセンサ１３は、レーザ光をスリット状に
して部材１１の外形付近に照射し、エッジ部での反射光
の状態から、外形の切断位置を精度よく検出することが
できる。ガス溶断トーチ１４は、高温のガスをジェット
状に吹出し、部材１１，１２，１３の外形に沿って開先
を切断することができる。
開先切断装置１の概略的な構成を示す。ほぼ水平な床面
２には、たとえば３ｍ程度の間隔Ｗをあけて平行に２本
のレール３，４が敷設される。レール３，４上を走行す
る門構形移動装置５には、６軸ロボット６が吊下げられ
る。門構形移動装置５には、制御のためのコントローラ
７も設けられ、門構形移動装置５とともに移動可能であ
る。コントローラ７には、入力手段として、開先を取る
べき部材についての外形情報が入力される。移動可能な
長さＬは、たとえば９ｍである。門構形移動装置５がレ
ール３，４に沿って移動するときに、門構形移動装置５
への電力供給や外部とのデータ通信は、ケーブルベア８
を介して行う。６軸ロボット６の門構形移動装置５への
取付部付近には、ＴＶカメラ９が設けられ、門構形移動
装置５が移動して予め指定されている原点位置を検出
し、画像処理でずれを補償するために使用される。床面
２のレール３，４間には、位置決め手段である位置決め
台１０が設けられ、複数の部材１１，１２，１３につい
て開先の切断が可能である。６軸ロボット６の先端の軸
には３Ｄセンサ１３とともにガス溶断トーチ１４が取付
けられる。３Ｄセンサ１３は、レーザ光をスリット状に
して部材１１の外形付近に照射し、エッジ部での反射光
の状態から、外形の切断位置を精度よく検出することが
できる。ガス溶断トーチ１４は、高温のガスをジェット
状に吹出し、部材１１，１２，１３の外形に沿って開先
を切断することができる。
【００１５】図２は、図１の開先切断装置１でデータを
処理するための構成を示す。上位ＣＡＤデータ２０は、
たとえば図１の部材１１，１２，１３の外形を切断する
ＮＣ切断装置用に予め作成される。上位ＣＡＤデータ２
０の内容であるＣＡＤデータは、パーソナルコンピュー
タ（以下「パソコン」と略称する）２１に入力され、Ｎ
Ｃデータ作成２１が行われる。ＮＣデータ作成２１によ
って作成されたＮＣデータは、ロボットコントローラ７
に与えられて、開先切断動作２２が行われる。
処理するための構成を示す。上位ＣＡＤデータ２０は、
たとえば図１の部材１１，１２，１３の外形を切断する
ＮＣ切断装置用に予め作成される。上位ＣＡＤデータ２
０の内容であるＣＡＤデータは、パーソナルコンピュー
タ（以下「パソコン」と略称する）２１に入力され、Ｎ
Ｃデータ作成２１が行われる。ＮＣデータ作成２１によ
って作成されたＮＣデータは、ロボットコントローラ７
に与えられて、開先切断動作２２が行われる。
【００１６】ＮＣ切断装置などに用いられるＣＡＤデー
タは、部材の外形を線分に分けて定義し、各線分毎に直
線、円弧あるいは円で表すようにしている。ＣＡＤデー
タでは、各線分が直線／円弧／円がどの位置でどの方向
にあるかを示している。ＮＣデータ作成２１の際には、
これらのＣＡＤデータを読取って、各線分情報を得てい
る。
タは、部材の外形を線分に分けて定義し、各線分毎に直
線、円弧あるいは円で表すようにしている。ＣＡＤデー
タでは、各線分が直線／円弧／円がどの位置でどの方向
にあるかを示している。ＮＣデータ作成２１の際には、
これらのＣＡＤデータを読取って、各線分情報を得てい
る。
【００１７】図３は、図２に示すデータ処理の具体的な
内容を示す。ＮＣデータ作成２１に入力されるＣＡＤデ
ータ３０から、ＮＣデータ３１として、センシング位置
データ３２および開先角度開先幅データ３３が作成され
る。ＮＣデータ３１は、ロボットコントローラ７に与え
られ、開先切断動作２２の際に、センシング位置データ
３２に基づいて部材位置形状計測３４が行われる。部材
位置形状計測３４の計測結果と、開先角度開先幅データ
３４とに基づいて、切断位置算出３５が行われ、算出さ
れた切断位置で開先切断動作が行われる。
内容を示す。ＮＣデータ作成２１に入力されるＣＡＤデ
ータ３０から、ＮＣデータ３１として、センシング位置
データ３２および開先角度開先幅データ３３が作成され
る。ＮＣデータ３１は、ロボットコントローラ７に与え
られ、開先切断動作２２の際に、センシング位置データ
３２に基づいて部材位置形状計測３４が行われる。部材
位置形状計測３４の計測結果と、開先角度開先幅データ
３４とに基づいて、切断位置算出３５が行われ、算出さ
れた切断位置で開先切断動作が行われる。
【００１８】上位のＣＡＤデータ３０から、部材の外形
情報として、直線、円弧の位置とどちら側に部材がある
かの情報あるいは開先幅Ｌおよび開先角度θが入力され
ると、ＮＣデータ作成２１としては、部材の外形位置か
ら開先切断動作２２における切断位置算出３５を行うた
めに必要なデータを作成する。図１に示すように、開先
切断装置１には、ＴＶカメラ９と、スリット光を用いた
三次元レーザセンサでエッジの三次元位置の計測が可能
な３Ｄセンサ１３を有している。部材１１，１２は、予
め定められる位置決め台１０上の位置に、たとえば１０
ｍｍ程度の精度で位置決めされて置かれる。部材１１，
１２の大きさに関しては、切り代が板厚などによって異
なるために、１ｍｍ程度のばらつきが生じる。各部材１
１，１２には、たとえばコーナ部などが予め基準点とし
て定められており、ＴＶカメラ９で基準点を撮影し、粗
い位置合せを行う。この粗い位置合せに基づいて、部材
１１，１２の位置と姿勢に関して、５ｍｍ程度の精度で
の位置合せが可能となる。
情報として、直線、円弧の位置とどちら側に部材がある
かの情報あるいは開先幅Ｌおよび開先角度θが入力され
ると、ＮＣデータ作成２１としては、部材の外形位置か
ら開先切断動作２２における切断位置算出３５を行うた
めに必要なデータを作成する。図１に示すように、開先
切断装置１には、ＴＶカメラ９と、スリット光を用いた
三次元レーザセンサでエッジの三次元位置の計測が可能
な３Ｄセンサ１３を有している。部材１１，１２は、予
め定められる位置決め台１０上の位置に、たとえば１０
ｍｍ程度の精度で位置決めされて置かれる。部材１１，
１２の大きさに関しては、切り代が板厚などによって異
なるために、１ｍｍ程度のばらつきが生じる。各部材１
１，１２には、たとえばコーナ部などが予め基準点とし
て定められており、ＴＶカメラ９で基準点を撮影し、粗
い位置合せを行う。この粗い位置合せに基づいて、部材
１１，１２の位置と姿勢に関して、５ｍｍ程度の精度で
の位置合せが可能となる。
【００１９】図３に示すセンシング位置データ３２は、
直線、円、円弧あるいは円弧と直線との組合せである円
弧＋直線のような幾何学的形状の基本図形に関して、予
め外形検出を行うセンシング位置が定められているの
で、その位置のデータを指定する。直線の場合には、直
線上に間隔をあけてエッジの正確な位置を２点以上計測
する。２点以上の位置が決まればそれらを通る直線の式
が得られる。３点以上を計測した場合は、最小自乗法に
従って直線の式を求める。開先切断の際には、求められ
る直線から開先幅Ｌだけ部材位置側の位置にガス溶断ト
ーチ１４の先端を向け、ガス溶断トーチ１４の姿勢を直
線に対して垂直な平面内で鉛直線に対して開先角度θだ
け傾斜させた状態で、直線に平行に移動させながら開先
の切断を行う。
直線、円、円弧あるいは円弧と直線との組合せである円
弧＋直線のような幾何学的形状の基本図形に関して、予
め外形検出を行うセンシング位置が定められているの
で、その位置のデータを指定する。直線の場合には、直
線上に間隔をあけてエッジの正確な位置を２点以上計測
する。２点以上の位置が決まればそれらを通る直線の式
が得られる。３点以上を計測した場合は、最小自乗法に
従って直線の式を求める。開先切断の際には、求められ
る直線から開先幅Ｌだけ部材位置側の位置にガス溶断ト
ーチ１４の先端を向け、ガス溶断トーチ１４の姿勢を直
線に対して垂直な平面内で鉛直線に対して開先角度θだ
け傾斜させた状態で、直線に平行に移動させながら開先
の切断を行う。
【００２０】図４は円の場合の開先の例を示し、図４
（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
図５は、図３の部材位置形状計測３４と切断位置算出３
５の考え方を示す。図３のセンシング位置データ３２
は、３点間隔をあけて外形円４０上に示される。センシ
ング位置データ３２で示された位置を基準に、３Ｄセン
サ１３でエッジの正確な位置を計測し、そのうちの１つ
ｘ１を原点とする。ｘ１と他の検出位置ｘ２とを結ぶ直
線をＸ軸とし、これに垂直で点ｘ１を通る直線をＹ軸と
する。外形円４０上の３番目の点をｘ３とする。切断位
置算出３５では、次の手順によって開先の切断を行う。
（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
図５は、図３の部材位置形状計測３４と切断位置算出３
５の考え方を示す。図３のセンシング位置データ３２
は、３点間隔をあけて外形円４０上に示される。センシ
ング位置データ３２で示された位置を基準に、３Ｄセン
サ１３でエッジの正確な位置を計測し、そのうちの１つ
ｘ１を原点とする。ｘ１と他の検出位置ｘ２とを結ぶ直
線をＸ軸とし、これに垂直で点ｘ１を通る直線をＹ軸と
する。外形円４０上の３番目の点をｘ３とする。切断位
置算出３５では、次の手順によって開先の切断を行う。
【００２１】３点の位置ｘ１，ｘ２，ｘ３から２点の
組合せによって、垂直二等分線を作成し、中心位置ｘ０
を求める。 中心位置から外形円４０の半径を求める。 計測された各点ｘ１，ｘ２，ｘ３から中心方向に開先
幅Ｌだけ移動した点がロボットの移動点である切断位置
であるとし、ｘ１に対応するｘ’１、ｘ２に対応する
ｘ’２、ｘ３に対応するｘ’３をそれぞれ切断位置とし
て求める。これらの切断位置ｘ’１，ｘ’２，ｘ’３
は、切断円４１を決定する。切断円４１は、外形円４０
と同心である。 開先角度は、円の中心から半径方向外方に向かって、
ガス溶断トーチ１４を開先角度θ傾けて切断することに
よって得られる。
組合せによって、垂直二等分線を作成し、中心位置ｘ０
を求める。 中心位置から外形円４０の半径を求める。 計測された各点ｘ１，ｘ２，ｘ３から中心方向に開先
幅Ｌだけ移動した点がロボットの移動点である切断位置
であるとし、ｘ１に対応するｘ’１、ｘ２に対応する
ｘ’２、ｘ３に対応するｘ’３をそれぞれ切断位置とし
て求める。これらの切断位置ｘ’１，ｘ’２，ｘ’３
は、切断円４１を決定する。切断円４１は、外形円４０
と同心である。 開先角度は、円の中心から半径方向外方に向かって、
ガス溶断トーチ１４を開先角度θ傾けて切断することに
よって得られる。
【００２２】図６は、以上説明した円の場合の開先切断
の全体の手順を示す。なお、３点を超えて計測部位があ
る場合には、中心位置が複数求められる場合が生じる。
このような場合には、平均の位置を求めるようにすれ
ば、精度を高めることができる。なお部材位置形状計測
３４では、円周上の点の計測作業３４ａと、円の中心と
大きさを求める特徴点の算出３４ｂとを行う。
の全体の手順を示す。なお、３点を超えて計測部位があ
る場合には、中心位置が複数求められる場合が生じる。
このような場合には、平均の位置を求めるようにすれ
ば、精度を高めることができる。なお部材位置形状計測
３４では、円周上の点の計測作業３４ａと、円の中心と
大きさを求める特徴点の算出３４ｂとを行う。
【００２３】図７は、円弧の両側に直線が接続される場
合の開先の形状を示し、図８は図３の切断位置算出３５
に対応する考え方を示す。図７（ａ）は正面図、図７
（ｂ）は平面図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のコーナ部Ｃ
の拡大図を示す。コーナ部では、外形線５０は、円弧５
０ａの両側が直線５０ｂ，５０ｃに移行し、滑らかにつ
ながっている。このような形状に対応する開先を切断す
るための切断線５１を、図８（ａ）に示すような計算方
法に基づいて算出し、図８（ｂ）に示すような教示点を
ロボットに与える。切断線５１に沿って、ガス溶断トー
チ１４で切断すると、開先５２を取ることができる。
合の開先の形状を示し、図８は図３の切断位置算出３５
に対応する考え方を示す。図７（ａ）は正面図、図７
（ｂ）は平面図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のコーナ部Ｃ
の拡大図を示す。コーナ部では、外形線５０は、円弧５
０ａの両側が直線５０ｂ，５０ｃに移行し、滑らかにつ
ながっている。このような形状に対応する開先を切断す
るための切断線５１を、図８（ａ）に示すような計算方
法に基づいて算出し、図８（ｂ）に示すような教示点を
ロボットに与える。切断線５１に沿って、ガス溶断トー
チ１４で切断すると、開先５２を取ることができる。
【００２４】図８に示すような考え方を用いて、次のよ
うな手順で切断を行う。 ３Ｄセンサ１３によって、直線５０ｂ，５０ｃ上でエ
ッジの正確な位置を各２点、円弧５０ａ上で１点の合計
５点を計測し、図８（ａ）のｘ１〜ｘ５を求める。 直線５０ｂ，５０ｃのエッジから直線の方程式を２本
求め、両者の交点ｘ０を求める。２本の直線５０ｂ，５
０ｃが捩れの位置にあり、交点が求められない場合に
は、最も近くなる点を交点ｘ０とする。 円弧５０ａ上のｘ３と、２本の直線５０ｂ，５１ｃと
の距離が等しくなる点ｘ６を求める。点ｘ６は、交点ｘ
０で交わる２本の直線が成す角の二等分線上に存在す
る。ｘ６が円弧５０ａの中心になり、ｘ３とｘ６との間
の距離は、円弧５０ａの半径ｒとなる。 円の半径ｒと、直線の情報から円弧５０ａと直線の移
行位置ｘ７，ｘ８を求める。この移行位置ｘ７，ｘ８
は、中心ｘ６から直線ｘ１−ｘ２，ｘ５−ｘ６に下ろし
た垂線の交点位置である。 移行位置ｘ７，ｘ８が、実際の部材で、直線から円
弧、円弧から直線に外形の形状が変わる位置である。 図８（ｂ）に示すように、ｘ１およびｘ７を内側にＬ
だけ移動させた点ｘ’１，ｘ’７を切断位置とする。同
様にｘ３，ｘ８，ｘ５を移動させ、ｘ’３，ｘ’８，
ｘ’５を切断位置とする。ｘ’７，ｘ’３，ｘ’８は円
弧補間し、他は直線補間とする。 ガス溶断トーチ１４の傾き方向は、進行方向に対して
垂直に開先角度θだけ傾ける。
うな手順で切断を行う。 ３Ｄセンサ１３によって、直線５０ｂ，５０ｃ上でエ
ッジの正確な位置を各２点、円弧５０ａ上で１点の合計
５点を計測し、図８（ａ）のｘ１〜ｘ５を求める。 直線５０ｂ，５０ｃのエッジから直線の方程式を２本
求め、両者の交点ｘ０を求める。２本の直線５０ｂ，５
０ｃが捩れの位置にあり、交点が求められない場合に
は、最も近くなる点を交点ｘ０とする。 円弧５０ａ上のｘ３と、２本の直線５０ｂ，５１ｃと
の距離が等しくなる点ｘ６を求める。点ｘ６は、交点ｘ
０で交わる２本の直線が成す角の二等分線上に存在す
る。ｘ６が円弧５０ａの中心になり、ｘ３とｘ６との間
の距離は、円弧５０ａの半径ｒとなる。 円の半径ｒと、直線の情報から円弧５０ａと直線の移
行位置ｘ７，ｘ８を求める。この移行位置ｘ７，ｘ８
は、中心ｘ６から直線ｘ１−ｘ２，ｘ５−ｘ６に下ろし
た垂線の交点位置である。 移行位置ｘ７，ｘ８が、実際の部材で、直線から円
弧、円弧から直線に外形の形状が変わる位置である。 図８（ｂ）に示すように、ｘ１およびｘ７を内側にＬ
だけ移動させた点ｘ’１，ｘ’７を切断位置とする。同
様にｘ３，ｘ８，ｘ５を移動させ、ｘ’３，ｘ’８，
ｘ’５を切断位置とする。ｘ’７，ｘ’３，ｘ’８は円
弧補間し、他は直線補間とする。 ガス溶断トーチ１４の傾き方向は、進行方向に対して
垂直に開先角度θだけ傾ける。
【００２５】図９は、以上の手順を総合して、円弧５０
ａと直線５０ｂ，５０ｃとの結合部について開先を切断
する手順を示す。特徴点の算出３４ｂでは、直線の式か
ら直線の方向を求め、２つの直線の交点を求め、円弧と
直線の移行点を求め、円弧の半径を求める。
ａと直線５０ｂ，５０ｃとの結合部について開先を切断
する手順を示す。特徴点の算出３４ｂでは、直線の式か
ら直線の方向を求め、２つの直線の交点を求め、円弧と
直線の移行点を求め、円弧の半径を求める。
【００２６】以上のように、本実施形態では、図１に示
す部材１１，１２，１３の外形が、直線、円、円弧ある
いは円弧＋直線の基本図形に基づいて切断されている場
合に、部材の構成要素の幾何学形状データを利用し、外
形を実際にセンシングして、架空の幾何学状の構成点を
算出することになる。切断位置を正確に検出し、幾何学
上の構成点を算出するので、部材の大きさなどを実際に
求めることができ、正確な開先位置を算出することがで
きる。６軸の産業用ロボットを用いることによって、装
置を安価に構成して正確な開先位置を切断することがで
きる。なお、門構形移動装置５や６軸ロボット６などの
構成は、他の構成、たとえば直交形ロボットやスカラ形
ロボットで置換えることもできる。また、ガス溶断トー
チ１４の他にウォータジェットやレーザなどを用いるこ
ともできる。
す部材１１，１２，１３の外形が、直線、円、円弧ある
いは円弧＋直線の基本図形に基づいて切断されている場
合に、部材の構成要素の幾何学形状データを利用し、外
形を実際にセンシングして、架空の幾何学状の構成点を
算出することになる。切断位置を正確に検出し、幾何学
上の構成点を算出するので、部材の大きさなどを実際に
求めることができ、正確な開先位置を算出することがで
きる。６軸の産業用ロボットを用いることによって、装
置を安価に構成して正確な開先位置を切断することがで
きる。なお、門構形移動装置５や６軸ロボット６などの
構成は、他の構成、たとえば直交形ロボットやスカラ形
ロボットで置換えることもできる。また、ガス溶断トー
チ１４の他にウォータジェットやレーザなどを用いるこ
ともできる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、切出され
た部材に対して、部材の外形を予め定める複数種類の基
本図形の組合せとして表す外形情報に従って検出し、検
出された外形に合せて切断工具で部材の外形に開先を切
断するので、外形の切断と同時に開先を切断する必要は
なく、高価なＮＣ切断装置などを使用しないで外形を切
出すことができる。しかも切断された部材の外形を検出
しながら開先を切断するので、開先切断用のデータを新
たに作成する必要もなく、効率よく開先の切断を行うこ
とができる。
た部材に対して、部材の外形を予め定める複数種類の基
本図形の組合せとして表す外形情報に従って検出し、検
出された外形に合せて切断工具で部材の外形に開先を切
断するので、外形の切断と同時に開先を切断する必要は
なく、高価なＮＣ切断装置などを使用しないで外形を切
出すことができる。しかも切断された部材の外形を検出
しながら開先を切断するので、開先切断用のデータを新
たに作成する必要もなく、効率よく開先の切断を行うこ
とができる。
【００２８】また本発明によれば、溶断用トーチをツー
ルとして先端軸に取付けた多軸型のロボットを切断手段
として、開先の切断を行うので、汎用の多軸型ロボット
を利用して効率よく開先の切断を行うことができる。
ルとして先端軸に取付けた多軸型のロボットを切断手段
として、開先の切断を行うので、汎用の多軸型ロボット
を利用して効率よく開先の切断を行うことができる。
【００２９】また本発明によれば、部材の外形を定める
直線、円、円弧および円弧と直線との結合の基本図形に
基づいて部材の外形位置を検出し、検出された外形位置
に基づいて開先を切断するので、基本図形に基づいてＮ
Ｃ切断装置などで外形を切断する場合には、外形の切断
を効率よく行い、しかもその切断用の情報を用いて開先
の切断も効率よく行うことができる。
直線、円、円弧および円弧と直線との結合の基本図形に
基づいて部材の外形位置を検出し、検出された外形位置
に基づいて開先を切断するので、基本図形に基づいてＮ
Ｃ切断装置などで外形を切断する場合には、外形の切断
を効率よく行い、しかもその切断用の情報を用いて開先
の切断も効率よく行うことができる。
【００３０】さらに本発明によれば、部材の外形を基本
図形の組合せとして表される外形情報に従って切断した
後、基本図形に基づいて外形位置を検出し、検出された
外形位置に基づいて開先の切断を行うので、外形情報に
従ってＮＣ切断装置などで外形の切断を行い、その外形
情報を用いて効率よくかつ確実に開先の切断を行うこと
ができる。
図形の組合せとして表される外形情報に従って切断した
後、基本図形に基づいて外形位置を検出し、検出された
外形位置に基づいて開先の切断を行うので、外形情報に
従ってＮＣ切断装置などで外形の切断を行い、その外形
情報を用いて効率よくかつ確実に開先の切断を行うこと
ができる。
【図１】本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図１の実施形態でデータの処理のための構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】図２のデータ処理の際のフローを示す図であ
る。
る。
【図４】外形が円の場合の開先の形状を示す正面図およ
び平面図である。
び平面図である。
【図５】図４のような開先を切断するための切断位置算
出の考え方を示す図である。
出の考え方を示す図である。
【図６】外形が円の場合の開先切断の手順を示す図であ
る。
る。
【図７】外形が円弧と直線との結合である部材の正面
図、平面図およびその部分的な拡大図である。
図、平面図およびその部分的な拡大図である。
【図８】図７に示すような部材の円弧と直線との結合に
ついて開先を切断する考え方を示す図である。
ついて開先を切断する考え方を示す図である。
【図９】部材の外形が円弧と直線の結合部を有する際の
開先切断の手順を示す図である。
開先切断の手順を示す図である。
１ 開先切断装置 ５ 門構形移動装置 ６ ６軸ロボット ７ コントローラ ９ ＴＶカメラ １０ 位置決め台 １１，１２ 部材 １３ ３Ｄセンサ １４ ガス溶断トーチ ２０ 上位ＣＡＤデータ ２１ ＮＣデータ ２２ 開先切断動作 ３０ ＣＡＤデータ ３１ ＮＣデータ ３２ センシング位置データ ３３ 開先角度開先幅データ ３４ 部材位置形状計測 ３５ 切断位置算出 ４０ 外形円 ４１ 切断円 ４２，５２ 開先 ５０ 外形線 ５０ａ 円弧 ５０ｂ，５０ｃ 直線 ５１ 切断線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 占部 博信 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 山崎 俊彦 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 坂東 賢二 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 鈴置 宗夫 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 高瀬 瑛一郎 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 加藤 聡 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 平田 悦志 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 切出された部材に対して開先を取る開先
切断装置であって、 部材の外形を予め定める複数種類の基本図形の組合せと
して表す外形情報、開先幅および開先角度を入力する入
力手段と、 部材を予め定める精度範囲内で位置決めする位置決め手
段と、 位置決め手段によって位置決めされた部材の外形位置
を、入力手段に入力される外形情報に含まれる基本図形
毎に予め定める手順に従って検出する外形検出手段と、 外形検出手段によって検出される部材の外形に沿って、
入力手段に入力される開先幅および開先角度となるよう
に、切断工具で部材の外形に開先を切断する切断手段と
を含むことを特徴とする開先切断装置。 - 【請求項２】 前記切断手段は、多軸型のロボットであ
り、前記切断工具は、ツールとしてロボットの先端に取
付けられる溶断用トーチであることを特徴とする請求項
１記載の開先切断装置。 - 【請求項３】 前記入力手段に入力される外形情報の基
本図形には、直線、円、円弧および円弧と直線との結合
が含まれ、 前記外形検出手段は、直線については２点以上、円およ
び円弧については３点以上、円弧と直線との結合につい
ては直線上に２点以上と円弧上に１点以上の外形位置を
検出し、円弧と直線との結合となる外形に沿って開先を
切断する際には、予め定める手順に従って円弧と直線と
の移行位置を算出しておき、 前記切断手段は、直線、または円および円弧の外形に沿
う開先の切断を、外形検出位置から開先幅だけ部材の内
側で、切断の向きが開先角度となるように切断工具の姿
勢を制御しながら直線補間または円弧補間でそれぞれ行
い、円弧と直線との結合に対しては、外形検出手段によ
って算出される移行位置よりも直線側では直線補間で、
移行位置よりも円弧側では円弧補間で、それぞれ切断す
ることを特徴とする請求項１または２記載の開先切断装
置。 - 【請求項４】 予め部材の外形を、予め定める複数の基
本図形の組合せとして表される外形情報に従って切断
し、基本図形毎に予め定められる手順に従って部材の切
断位置を検出し、 検出された切断位置に基づいて開先を切断することを特
徴とする開先切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09228486A JP3084259B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 開先切断装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09228486A JP3084259B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 開先切断装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1157999A true JPH1157999A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3084259B2 JP3084259B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=16877225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09228486A Expired - Fee Related JP3084259B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 開先切断装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084259B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1944113A1 (en) | 2006-12-29 | 2008-07-16 | Matthew Fagan | Method, system and software for generating multi-pass contours and therefore controlling a NC cutting torch machine to cut out a part with weld preparations |
| US8010224B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-08-30 | Komatsu Industries Corporation | Automatic cutting device and production method for beveled product |
| CN102632351A (zh) * | 2011-02-10 | 2012-08-15 | 博爱县月山汽车配件有限公司 | 一种钢板切割方法及其专用数控自动切割机 |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP09228486A patent/JP3084259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8010224B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-08-30 | Komatsu Industries Corporation | Automatic cutting device and production method for beveled product |
| EP1944113A1 (en) | 2006-12-29 | 2008-07-16 | Matthew Fagan | Method, system and software for generating multi-pass contours and therefore controlling a NC cutting torch machine to cut out a part with weld preparations |
| US8987636B2 (en) | 2006-12-29 | 2015-03-24 | Matthew Fagan | Method and system for multi pass weld preparation using a cutting torch |
| CN102632351A (zh) * | 2011-02-10 | 2012-08-15 | 博爱县月山汽车配件有限公司 | 一种钢板切割方法及其专用数控自动切割机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3084259B2 (ja) | 2000-09-04 |
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