WO2005113183A1

WO2005113183A1 - 切断機及び切断ヘッドの移動方法

Info

Publication number: WO2005113183A1
Application number: PCT/JP2005/009234
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Yamaguchi; Satoshi Ohnishi
Original assignee: Komatsu Industries Corporation
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2005-12-01
Also published as: JPWO2005113183A1; KR20070014182A; KR100818138B1; US20080066596A1; JP4646905B2; CN100515644C; CN1964813A

Abstract

　プラズマ切断機又はレーザ切断機などの熱切断機において、コストアップを抑えつつ熱切断機のスループットを向上させるように、切断ヘッド２４の移動速度の制御が改良される。切断ヘッド２４をテーブル１２上の板材１４に対して移動させながら、複数の製品を板材１４から逐次に切り出していく過程で、各製品の切断開始位置へ切断を行わずに切断ヘッド２４を早送りするとき、テーブル１２の短辺に沿った方向（Y軸方向）の移動速度が、長辺に沿った方向（X軸方向）の移動速度よりも高速に制御される。板材１４から製品を切り出す順序のパターンは、Y軸方向の往復が多く、X軸方向の移動は片道１回となるような蛇行パターンとされる。テーブル１２内には、X軸方向に複数の排気室が並べられ、切断ヘッド２４のX軸方向の移動に伴って順次に排気室が駆動される。

Description

明細書

切断機及び切断ヘッドの移動方法

技術分野

[0001] 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、スル一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。

背景技術

[0002] 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、及びガスパ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ィ匕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、各排気室をダンバ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、る。

[0003] 特許文献 1 :特開平 7— 108395号公報

特許文献 2 :特開 2003— 136247号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 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ィ匕することがある。しかし、そのためには、切断ヘッドの移動機構をよりパヮ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)を高速ィ匕するには、移動機構だけでなぐ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、それに伴つて排気室のダンバの開閉頻度も上がるから、高速開閉が可能なダンバ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ィ匕しょうとすると、切断機のコストの大幅増大につながるおそれがある。

[0005] 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。

課題を解決するための手段

[0006] 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。

[0007] 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軸方向の移動速度力 ¾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、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、板材の切断を行つ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ぐよって、切断速度を高速ィ匕するためのコストアップは必須ではな、。

[0008] 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。

[0009] 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力他端へ進み、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!、う蛇行状のパターンになるネスティング力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力好んで採用される。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。

[0010] 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。

[0011] 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つ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。

[0012] 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。

[0013] 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、切断へッドと 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。

[0014] 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、前記切断へッドの前記 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。

[0015] 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。

[0016] 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、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。

発明の効果

[0017] 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。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明に従う切断機 10の全体構成を示す斜視図。

[図 2]テーブル 12の内部構造を示す平面図。

[図 3]コントローラ 40の構成と機能を示すブロック図。

[図 4]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。

[図 5]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。

[図 6]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。

[図 7]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 [0019] 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 ダンノ付排気口

40 コントローラ

96A- 96F 気ダンノ

発明を実施するための最良の形態

[0020] 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。

[0021] 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 X 3mや 2. 4m X 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 1 3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、る。

[0022] 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。

[0023] 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 1 8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。

[0024] 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パーナ、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パ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によつて駆動され制御される。

[0025] 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、切断へッド 24を Χ,Υ,Ζ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 Υ軸方向へ移動させ得る最高速度（つまり、キヤリツジ 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 Υ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、 Υ軸軌道 20、キャリッジ 22及び切断ヘッド 24)の重量に比ベると、大幅に軽量であるから、 Υ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。

[0026] 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ィ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。

[0027] コントローラ 40は、人からの運転指示従って、及びカ卩ェ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。

[0028] 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 2 8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。

[0029] 図 2は、テーブル 12の内部構造を示す平面図である。

[0030] 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 3 4A— 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の一端力も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、排気ダンバ ( 図 3参照） 96A— 96Fがそれぞれ設けられる。排気ダンノ（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。

[0031] 後述するように、吸気ファン 26A— 276Fと、排気口 36A— 36Fの排気ダンバ（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、排気ダンバ（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。

[0032] 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力も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の排気ダンバが開かれ、かつ、この排気室 34Cの吸気ファン 26Cが駆動される。カロえて、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の排気ダンバが開かれ、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、排気ダンバが閉じていても、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、 34 Fでは、排気は行われない。

[0033] 図 3は、コントローラ 40の構成と機能を示す。

[0034] 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 4 6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、力！]ェプログラム 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エースを提供するものである。

[0035] 加工プログラム 50には、板材 14力も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。

[0036] 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、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

[0037] 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 2 4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力構成される。

[0038] 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、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 V、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、 Υ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、 Υ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。

[0039] 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。 ) o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一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。

[0040] 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 &ピユオン機構、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-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-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-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）力キヤリッジ 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。

[0041] 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。

[0042] 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内にある力コントローラ 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!/、て、複数の吸気ファン 26A— 26Fの中力も駆動すべき吸気ファンを選択し、また複数の排気ダンバ 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、ダンバ駆動機構 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バだけを開く。

[0043] 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。

[0044] 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。

[0045] 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ヤリツジ 22の最大移動速度 Vyjnaxである。そして、 Y軸方向早送り速度 Vyjnaxは X軸方向早送り速度 Vxjnax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。

[0046] 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 Vyjnaxは X軸方向早送り速度 Vx— maxより速い。

[0047] 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の定格パヮ一が大きいほど、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 Vxjnax及び Y軸方向速度 Vyjnax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。

[0048] 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。

[0049] 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。

[0050] 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。

[0051] 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。

[0052] 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 (切り出し順序に沿つ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力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。

[0053] 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)方向へ他端力一端へと戻り（製品 P6力 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 力 P15までの列線）と!、う蛇行状のパターンである。

[0054] 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 PI— 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ィ匕できる力もである。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、長方形になるので、その残余板材の取り扱!、が容易であるからでもある。

[0055] 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 Vyjnaxを X軸方向早送り速度 Vxjnax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一プット向上効果が大きい。

[0056] 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。

[0057] 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力否かを判断する。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、ステツプ 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カゝ否かを判断する。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、人が居なくなつたか否力判断し、居なくなれば (S12で NO)、ステップ S15で、早送りを再開する。

[0058] 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）〖こも、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。製品の切断中にー且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、人が居なくなつたカゝ否カゝ判断し、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。

[0059] 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、早送りだけでなぐ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ぐ且つ、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。

[0060] 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。

[0061] 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からの信号に基づヽて切断ヘッド 24の X軸方向の位置を計算し、これを排気制御回路 90〖こ通知する。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ィッチを Y軸軌道 20又は移動台車 18がターンオン Zオフするような別の手法を用いても良い。

[0062] 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バを開き、また、他の排気室のうち切断ヘッド 24が去つてから所定時間 (例えば数秒間）がまだ経過してない排気室の排気ダンバ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 2 4が既に去って、るがまだヒュームが残って、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。

[0063] 加工作業が続けられて、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。

[0064] 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のォン Zオフの切り替えと、排気ダンバ 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や排気ダンバ 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 Vyjnaxを X軸方向早送り速度 Vxjnax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 Zオフの切り替えや排気ダンバ 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。カロえて、既に説明したように、軽量のキャリッジ 22の高速ィ匕は、大重量の移動台車 18の高速ィ匕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ぐその他の様々な態様でも実施することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 切断ヘッド（24)を板材（14)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（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、前記へッド移動装置を制御する切断機。

[2] 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プル（12)をさらに備え、

前記 X軸と前記 Y軸が前記テーブルの長辺と短辺にそれぞれ沿っている請求項 1 記載の切断機。

[3] 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。

[4] 前記コントローラ (40)が、前記作業領域上の板材力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。

[5] 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。

[6] 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。

[7] 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プル（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。

[8] 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（2 5)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。

[9] 切断ヘッド（24)を板材（14)に対して直交 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ツプと、

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ツプと、

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する切断ヘッドの移動方法。

[10] 前記板材の切断を行な!/ヽ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ヽ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ツプと、

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。