JP2002331383A

JP2002331383A - 切断監視装置

Info

Publication number: JP2002331383A
Application number: JP2001137143A
Authority: JP
Inventors: Akira Kojo; 昭古城; Yasuo Koike; 康雄小池
Original assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Koike Sanso Kogyo KK
Current assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Koike Sanso Kogyo KK
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、切断中の切断トーチの後方近傍の
実際の切断幅を切断幅検出手段により検出し、その検出
された実際の切断幅と、予め設定した許容切断幅とを比
較して実際の切断幅が許容切断幅から外れた場合に切断
不良と判定することで作業員による切断幅の監視を不要
とする切断監視装置を提供することを可能にすることを
目的としている。【解決手段】切断トーチ５を旋回する旋回装置７にＣ
ＣＤカメラ８を設けて切断中の切断トーチ５の後方近傍
の実際の切断溝６の切断幅Ｌを撮影し、予め設定された
許容切断幅と比較して、実際の切断溝６の切断幅Ｌが許
容切断幅から外れた場合に切断不良と判定するように構
成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス切断トーチ等
の切断トーチによって被切断材を切断する際に、実際の
切断幅を監視するための切断監視装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から鋼板や鋼管或いはステンレス鋼
板，非鉄金属板，合板や合成樹脂板等を被切断材とし、
これらの被切断材に対しガス切断トーチ，プラズマ切断
トーチ或いはレーザー切断トーチの中から選択された切
断トーチを利用して切断することが行われている。

【０００３】切断トーチを搭載する切断装置としては、
数値制御（ＮＣ）装置によって切断トーチの移動経路を
制御するＮＣ切断装置、図面に描かれた図形を光学的に
倣って切断トーチの移動経路を制御する倣い切断装置、
切断すべき線に沿って予め配置されたレール上を走行す
る半自動切断装置等が提供されており、夫々被切断材の
形状や切断すべき製品の形状等の条件に応じて最適なも
のが選択される。

【０００４】上記切断装置と切断トーチを用いて被切断
材を切断する場合、切断の実行中に予期しない障害が発
生して切断幅が変化したり、非切断状態になることがあ
る。例えば、ガス切断では失火、プラズマ切断では電極
の消耗等により非切断状態になり、レーザ切断では、レ
ーザ光とアシストガスの照射位置ずれによりバーニング
を起こして切断幅が変化する場合がある。また、各種切
断において、切断速度の変化や、被切断材の表面塗装や
表面粗さ等によっても非切断状態になったり、切断幅が
変化する場合がある。

【０００５】従来では、非切断状態になった時には、目
視により切断装置を停止して復旧を行なっており、切断
幅の変化は目視により判別出来るものは切断装置を停止
して復旧を行なうが、そうでないものは製品が出来上が
ってしまうまで判別出来ない場合が多かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、実際の切断幅の監視を作業員の目視にたよ
っていたため、製品が出来上がるまで判別出来ない場合
も多く、不良切断を回避して復旧するまでに時間がかか
るという問題があった。

【０００７】また、切断幅を作業員が見回って監視する
のでは余計な時間がかかり、切断に要するコストを上昇
させる要因となるという問題がある。

【０００８】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、切断中の切断トーチの後方近
傍の実際の切断幅を切断幅検出手段により検出し、その
検出された実際の切断幅と、予め設定した許容切断幅と
を比較して実際の切断幅が許容切断幅から外れた場合に
切断不良と判定することで作業員による切断幅の監視を
不要とする切断監視装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る切断監視装置は、切断トーチを用いて被
切断材の一部を溶融させると共に排除して切断するに際
し実際の切断幅を監視する切断監視装置であって、切断
中の切断トーチの後方近傍の実際の切断幅を検出する切
断幅検出手段と、前記切断幅検出手段により検出された
実際の切断幅と、予め切断条件に合わせて設定された基
準切断幅に所定の許容範囲を考慮した許容切断幅とを比
較する切断幅比較手段と、前記切断幅比較手段により比
較された前記実際の切断幅が前記許容切断幅から外れた
場合に切断不良と判定する切断状態判定手段とを有する
ことを特徴とする。

【００１０】本発明は、上述の如く構成したので、切断
幅検出手段により切断中の切断トーチの後方近傍の実際
の切断幅を検出し、その実際の切断幅と、予め切断条件
に合わせて設定された基準切断幅に所定の許容範囲を考
慮した許容切断幅とを切断幅比較手段により比較し、実
際の切断幅が許容切断幅から外れた場合に切断状態判定
手段により切断不良を判定することが出来る。

【００１１】また、切断トーチの進行方向に応じて前記
切断幅検出手段を旋回する旋回手段を有し、該旋回手段
により前記切断幅検出手段を切断中の切断トーチの後方
近傍に移動して実際の切断幅を検出するように構成した
場合には、切断トーチの切断方向が種々の方向に変化し
ても該切断トーチの切断方向の変化に応じて旋回手段に
より切断幅検出手段を切断中の切断トーチの後方近傍に
旋回移動して実際の切断幅を正確に検出することが出来
る。

【００１２】また、切断トーチの周囲に前記切断幅検出
手段が複数配置され、該複数の切断幅検出手段の中から
該切断トーチを中心として切断方向のベクトルに対して
最も反対方向に位置する切断幅検出手段を選択する選択
手段を有し、前記選択手段により選択された切断幅検出
手段により検出された実際の切断幅と、予め切断条件に
合わせて設定された基準切断幅に所定の許容範囲を考慮
した許容切断幅とを前記切断幅比較手段により比較し、
該切断幅比較手段により比較された前記実際の切断幅が
前記許容切断幅から外れた場合に前記切断状態判定手段
により切断不良と判定する場合には、切断トーチの切断
方向が種々の方向に変化しても該切断トーチの切断方向
の変化に応じて複数の切断幅検出手段の中から切断中の
切断トーチの後方近傍に最も近い切断幅検出手段を選択
手段により選択することが出来、これにより実際の切断
幅を正確に検出することが出来る。

【００１３】また、切断中の切断トーチの後方近傍の実
際の切断幅を前記切断幅検出手段により検出する際に該
切断幅検出手段の切断溝の方向と直交する方向からの位
置ずれにより切断幅を斜めに検出した場合の補正を行な
う切断幅補正手段を有する場合には、該切断幅補正手段
により切断幅検出手段の位置ずれによる誤検出値を補正
して正しい切断幅を検出することが出来る。

【００１４】また、前記切断幅検出手段が、切断中の切
断トーチの後方近傍の実際の切断幅を撮影するＣＣＤカ
メラを有し、該ＣＣＤカメラによって撮影した画像を処
理して実際の切断幅を認識し得るように構成した場合に
は、切断中の切断トーチの後方近傍の実際の切断幅をＣ
ＣＤカメラによって撮影することで、切断トーチによる
実際の切断溝を含む所定の領域を画像として捉え、更
に、撮影した画像を所定の処理を施して切断幅を認識す
ることが出来る。

【００１５】また、前記切断幅検出手段が、切断中の切
断トーチの後方近傍の実際の切断幅を非接触で２次元的
に測定する光学的変位センサを有し、該光学的変位セン
サによって測定した２次元的測定結果により実際の切断
幅を検出し得るように構成した場合には、切断中の切断
トーチの後方近傍の実際の切断幅を光学的変位センサに
よって２次元的に測定することで、切断トーチによる実
際の切断溝を含む所定の２次元的領域を形状変位として
捉え、更に、その２次元的測定結果により切断幅を検出
することが出来る。

【００１６】また、前記ＣＣＤカメラにより撮影した切
断幅、或いは前記光学的変位センサにより測定した切断
幅を表示する表示手段を有する場合には、ＣＣＤカメラ
や光学的変位センサにより撮影、測定される切断中の切
断トーチの後方近傍の実際の切断幅を表示手段により表
示して監視することが出来、複数の切断トーチの切断状
態を集中監視することが出来る。

【００１７】また、切断条件に合わせて前記基準切断幅
及び許容範囲、或いは前記許容切断幅を入力する入力手
段を有する場合には、被切断材の種類、切断装置の種類
等の各種の切断条件に適合する基準切断幅と、切断不良
と判定するための所望の許容範囲、或いは所望の許容切
断幅を入力手段により入力することで、用途に応じた切
断不良の判定が出来る。

【００１８】また、前記切断状態判定手段により切断不
良と判定された場合に不良切断を回避する不良切断回避
手段を有する場合には、例えば、警報を鳴らしたり切断
停止制御を行なう等の不良切断回避手段により切断不良
を早期に発見して不良切断を回避し、復旧することが出
来る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図により本発明に係る切断監視装
置の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係
る切断監視装置を搭載した切断装置の第１実施形態の構
成を示す斜視説明図、図２は第１実施形態において切断
トーチの後方近傍の実際の切断幅をＣＣＤカメラにより
撮影する様子を示す模式説明図、図３は本発明に係る切
断監視装置の第１実施形態の制御系の構成を示すブロッ
ク図である。

【００２０】先ず、図１〜図３を用いて本発明に係る切
断監視装置の第１実施形態について説明する。

【００２１】本発明に係る切断監視装置は、鋼材やステ
ンレス鋼材或いは銅やアルミニウムに代表される非鉄金
属材、更に合板や合成樹脂材等の被切断材をガス切断ト
ーチ，プラズマ切断トーチ或いはレーザー切断トーチの
中から選択された最適な切断トーチ５を用いて被切断材
Ｂの一部を溶融させると共に排除して切断する際に実際
に切断した切断溝６の切断幅ＬをＣＣＤカメラ８で撮影
した画像から実際の切断溝６の切断幅Ｌが許容切断幅内
にあるか否かを監視するものであり、実際の切断幅Ｌが
許容切断幅から外れた時、オペレータに対し警告し、或
いは切断トーチ５の不良切断を回避する動作を実行し得
るように構成したものである。

【００２２】本発明において、切断装置の構成は特に限
定するものではなく、切断トーチ５の移動及び作動を数
値制御（ＮＣ）装置によって制御するＮＣ切断装置や、
予め線描きされた図形を光学的に倣って切断トーチ５を
移動させる倣い切断装置，単純な直線切断や曲線切断を
行う半自動切断装置等の切断装置に適用することが可能
である。

【００２３】本実施形態では、図１に示すＮＣ切断装置
Ａを用いた場合について説明する。図１において、平行
に敷設された一対のレール１に走行台車２が載置されて
おり、該走行台車２にレール１と直角方向に横行台車３
が搭載されている。

【００２４】また、横行台車３には昇降装置４を介して
旋回手段となる旋回装置７が取り付けられており、該旋
回装置７に切断トーチ５が取り付けられている。更に、
旋回装置７には、切断中の切断トーチ５の後方近傍の実
際の切断溝６の切断幅Ｌを撮影して検出する切断幅検出
手段となるＣＣＤカメラ８が取り付けられている。

【００２５】旋回装置７は切断トーチ５の進行方向に応
じて該切断トーチ５及びＣＣＤカメラ８を一体的に旋回
し、該ＣＣＤカメラ８を切断中の切断トーチ５の後方近
傍に旋回移動する。そして、図２に示すように、実際の
切断溝６の切断幅ＬをＣＣＤカメラ８により撮影し、そ
の撮影した画像を処理して実際の切断溝６の切断幅Ｌを
認識して検出出来るようになっている。

【００２６】尚、ＣＣＤカメラ８には、被切断材Ｂに光
を照射して切断溝６の切断幅Ｌの撮影画像を鮮明にする
ための照明装置等が取り付けられている。図中、17はＣ
ＣＤカメラ８による撮影エリアである。

【００２７】走行台車２は走行モータ２ａによって駆動
され、レール１に沿ったｅ方向に走行し、横行台車３は
横行モータ３ａによって駆動されてレール１に対し直交
する方向であるｆ方向に横行する。また、切断トーチ５
は昇降モータ４ａによって駆動されて上下方向に昇降
し、更に旋回モータ７ａによって駆動されて旋回する。

【００２８】前記各モータ２ａ〜４ａ，７ａは走行台車
２に設けた制御盤９に組み込まれたＮＣ装置によって制
御される。また制御盤９には、図３に示す切断監視装置
の制御部が組み込まれている。

【００２９】上記の如く構成されたＮＣ切断装置Ａで
は、被切断材Ｂから切断すべき形状の情報をＮＣ装置に
記憶させ、この形状情報に従って走行モータ２ａ，横行
モータ３ａを駆動制御することで、切断トーチ５を曲線
を含む一筆書き状に移動させることが可能であり、且つ
移動過程で切断トーチ５を作動させることで、被切断材
Ｂから目的の図形を切断することが可能である。

【００３０】ＣＣＤカメラ８は一般に市販されているＣ
ＣＤカメラで良く、本実施形態では、市販のＣＣＤカメ
ラを用いており、被切断材Ｂの切断溝６の切断幅Ｌを計
測するために、寸法解析能が０．１mmとなるように設定
している。

【００３１】本実施形態において、ＣＣＤカメラ８は横
行台車３に設けた旋回装置７に対して照明装置等と共に
一体的に取り付けられている。即ち、ＣＣＤカメラ８と
照明装置等は切断トーチ５により切断される被切断材Ｂ
に対する高さ及び切断トーチ５からの水平距離が予め設
定された値を有しており、且つＣＣＤカメラ８の指向角
度も、照明装置等及びＣＣＤカメラ８を予め設定された
高さに設定した時、該ＣＣＤカメラ８の光軸が被切断材
Ｂに形成された切断溝６の切断トーチ５の後方近傍の像
と交差し得る角度に設定されている。

【００３２】次に、図３により切断監視装置の制御系に
ついて説明する。図３において、ＣＣＤカメラ８は、被
切断材Ｂを切断中の切断トーチ５の後方近傍に形成され
る切断溝６の切断幅Ｌの像を撮影する機能を有するもの
であり、撮影した画像信号を画像解析部10に伝達する。

【００３３】画像解析部10は、伝達された画像信号に対
し二値化処理或いは多数値化処理して切断溝６の切断幅
Ｌの像に対応する信号を抽出し、抽出した像の画像信号
を切断幅比較手段となる切断幅比較部11及び表示手段と
なる画像表示部12に伝達する。

【００３４】13は入力手段となる入力部であり、被切断
材Ｂの種類や板厚、或いは切断トーチ５の種類等の各種
の切断条件に合わせて予め設定される基準切断幅、許容
出来る許容範囲、或いは、その基準切断幅に所定の許容
範囲を考慮した許容切断幅等をキーボードや他の種々の
入力装置を用いて入力する。尚、基準切断幅と、許容範
囲とを入力した場合には許容切断幅が自動計算されるこ
とでも良いし、許容切断幅を直接入力することでも良
い。

【００３５】ここで、許容範囲の具体例としては、切断
トーチ５の切断品質の性能や切断用途に応じて所望の値
に設定すれば良く、例えば、基準切断幅の±１０％程度
を見込んでおけば良い。この許容範囲はＣＣＤカメラ８
が切断溝６の真正面を撮影出来ずに斜めから撮影した場
合等の多少の撮影画像上の誤差を補正する設定を含んで
も良い。

【００３６】切断幅比較部11は入力部13により入力され
た基準切断幅と、許容範囲とを自動計算して算出された
許容切断幅、或いは直接入力された許容切断幅と、画像
解析部10により画像解析して検出された実施の切断幅Ｌ
とを比較する。

【００３７】そして、その比較情報は、切断状態判定手
段となる切断状態判定部14に送られ、比較された実際の
切断幅Ｌが許容切断幅から外れた場合に、切断状態判定
部14において切断不良と判定する。

【００３８】画像表示部12はディスプレイやプリンター
等からなり、ディスプレイではＣＣＤカメラ８から伝達
された画像信号による切断溝６の切断幅Ｌの像を表示す
る。

【００３９】切断状態判定部14で切断不良と判定された
場合には、制御部15に切断不良情報が伝達され、不良切
断回避手段として警報装置16によりブザー等の警報を鳴
らしたり、パトライトを点灯してオペレータに警報を発
し、或いは、ＮＣ切断装置Ａの切断停止制御を行なって
不良切断を早期に回避した後、復帰する。

【００４０】次に、上記の如く構成された切断監視装置
によって実際の切断幅Ｌを監視する手順について説明す
る。先ず、ＮＣ切断装置Ａの制御盤９に設けられた入力
部13により被切断材Ｂから切断すべき図形の情報を入力
し、同時に被切断材Ｂの材質や板厚等の情報、更には予
め切断条件に合わせて設定された基準切断幅、許容範
囲、或いは許容切断幅等を入力する。

【００４１】次いで、照明装置等から光を照射すると共
に被切断材Ｂの表面に切断トーチ５による切断により切
断溝６が形成される部位の像をＣＣＤカメラ８を作動さ
せて撮影し、画像を取り込むスタンバイを行なう。

【００４２】上記手順を経ることで切断を開始する準備
が終了する。次に、ＮＣ切断装置Ａを作動させ、制御装
置からの駆動信号に応じて走行モータ２ａ，横行モータ
３ａを駆動して切断トーチ５を切断すべき方向に移動さ
せる。

【００４３】切断溝６の切断幅Ｌの像を撮影するタイミ
ングは特に限定するものではなく、切断トーチ５による
被切断材Ｂの切断速度に対応させることが必要である。
即ち、切断トーチ５から切断溝６の切断幅Ｌの像までの
距離と切断速度と画像を処理し、且つ不良切断がある場
合に対応し得る時間等の条件に応じて適宜設定すること
が必要である。

【００４４】ＣＣＤカメラ８によって撮影された画像は
画像解析部10で二値化処理或いは多値化処理され、切断
溝６の切断幅Ｌの像の信号が抽出されて切断幅比較部11
及び画像表示部12に伝達される。

【００４５】この時、切断トーチ５の移動方向に対して
ＣＣＤカメラ８の方向が切断トーチ５の後方近傍の実際
の切断溝６の切断幅Ｌを撮影するように、旋回モータ７
ａを駆動して旋回装置７によって照明装置等及びＣＣＤ
カメラ８を旋回させる。

【００４６】切断の進行に伴って定時的に切断溝６の切
断幅Ｌの像に対する撮影がなされる。切断が進行する過
程で、何らかの原因で切断溝６の切断幅Ｌが大きくなっ
たり、逆に小さくなった場合、該切断溝６の切断幅Ｌの
画像から実際の切断幅Ｌの値が伝達された切断幅比較部
11では、許容切断幅と比較し、その比較情報が切断状態
判定部14に伝達されて切断不良と判定し、この切断不良
情報に基づいて制御部15により警報装置16が作動してオ
ペレータに対する警報を発する。

【００４７】この警報としては、ブザーの吹鳴或いはパ
トライトの点灯、及び画像表示部12のディスプレイに対
する表示等があり、これらを選択して採用する。また、
制御部15によりＮＣ切断装置Ａの停止制御等の必要な処
置がなされ、復旧される。

【００４８】次に、図４及び図５を用いて本発明に係る
切断監視装置の第２実施形態について説明する。図４は
本発明に係る切断監視装置の第２実施形態の構成を示す
平面模式図、図５は本発明に係る切断監視装置の第２実
施形態において選択手段により複数の切断幅検出手段か
ら最適な切断幅検出手段を選択する様子を示すフローチ
ャートである。尚、前記第１実施形態と同様に構成した
ものは同一の符号を付して説明を省略する。

【００４９】図４は切断トーチ５の周囲に切断幅検出手
段となるＣＣＤカメラ８が複数配置され、その複数のＣ
ＣＤカメラ８の中から切断トーチ５を中心として切断方
向のベクトルに対して最も反対方向に位置するＣＣＤカ
メラ８が選択され、その選択されたＣＣＤカメラ８によ
り切断トーチ５の後方近傍の実際の切断溝６の切断幅Ｌ
の像が撮影されて前述と同様にして切断不良が判定され
る場合の一例を示す。

【００５０】本実施形態では、図１の旋回装置７を省略
して切断トーチ５が昇降装置４により昇降される形態
で、該昇降装置４の所定位置に４つのＣＣＤカメラ８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが切断トーチ５の周囲に該切断ト
ーチ５を中心として９０度ずつずれた位置に配置されて
いる。図中、17ａ，17ｂ，17ｃ，17ｄは各ＣＣＤカメラ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによる撮影エリアである。

【００５１】ここで、図４に示すように切断トーチ５の
切断方向のベクトルαに対して最も反対方向に位置する
ＣＣＤカメラ８ａが制御盤９の制御部に設けられた選択
手段により選択される。その選択手段により４つのＣＣ
Ｄカメラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄから最適なＣＣＤカメ
ラ８が選択される様子を図５に示すフローチャートによ
り説明する。

【００５２】図４及び図５において、選択手段は、予め
設定されたＮＣ切断プログラムの内容から切断トーチ５
の切断方向のベクトルαを求め、更にそのベクトルαと
反対方向のベクトルβを計算する（ステップＳ１）。

【００５３】切断トーチ５に対する４つのＣＣＤカメラ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの配置位置及び該切断トーチ５
からの離間距離は設計段階で予め設定されており、それ
等の情報及びＮＣ切断プログラムの内容から各ＣＣＤカ
メラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの軸心と、切断トーチ５の
軸心とを結ぶ直線と、ベクトルβとのなす角度θａ，θ
ｂ，θｃ，θｄを夫々計算する（ステップＳ２）。

【００５４】そして、各角度θａ，θｂ，θｃ，θｄの
中で最小の角度（例えば、図４ではθａ）をなすＣＣＤ
カメラ８（例えば、図４ではＣＣＤカメラ８ａ）を選択
し、前述した第１実施形態と同様に選択手段により選択
されたＣＣＤカメラ８ａにより撮影して検出された実際
の切断溝６の切断幅Ｌと、予め切断条件に合わせて設定
された基準切断幅に所定の許容範囲を考慮した許容切断
幅とを切断幅比較部11により比較し、該切断幅比較部11
により比較された実際の切断幅Ｌが許容切断幅から外れ
た場合に切断状態判定部14により切断不良と判定する。

【００５５】そして、制御部15に切断不良情報が伝達さ
れ、警報装置16によりブザー等の警報を鳴らしたり、パ
トライトを点灯してオペレータに警報を発し、或いは、
ＮＣ切断装置Ａの切断停止制御を行なって不良切断を早
期に回避した後、復帰する。他の構成は前記第１実施形
態と同様に構成され、同様な効果を得ることが出来る。

【００５６】次に、図６及び図７を用いて本発明に係る
切断監視装置の第３実施形態について説明する。図６は
第３実施形態において切断トーチの後方近傍の実際の切
断幅を光学的変位センサにより検出する様子を示す模式
説明図、図７は第３実施形態において切断溝の切断幅方
向と光学的変位センサのスキャン方向とにずれが生じた
場合の補正方法を説明する図である。尚、前記各実施形
態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省
略する。

【００５７】図６は切断幅検出手段として、切断中の切
断トーチ５の後方近傍の実際の切断幅Ｌを非接触で２次
元的に測定する光学的変位センサ21の一例を示す。図６
において、光学的変位センサ21は、前述した図１に示す
旋回装置７に同様に取り付けられるか、若しくは前述し
た図４に示すように切断トーチ５の周囲に複数配置され
る。

【００５８】図６に示す半導体レーザ発光素子22から出
射された赤色の半導体レーザ光ａは透光レンズ23により
集光されてスキャナミラー24により反射され、更にハー
フミラー25に反射してＸ軸方向受光素子26上にスポット
を結ぶ。

【００５９】一方、ハーフミラー25を透過したレーザ光
ａは被切断材Ｂの表面に照射され、該被切断材Ｂを反射
した反射光は受光レンズ27により集光されてＺ軸方向受
光素子28上にスポットを結ぶ。

【００６０】スキャナミラー24は回転軸29に連結された
図示しないスキャナモータ等の走査手段により図６のＸ
軸方向に高速走査され、該スキャナミラー24により走査
されたレーザ光ａはＸ軸方向受光素子26によりＸ軸方向
におけるどの位置を測定しているかが検出される。スキ
ャナミラー24が走査されるＸ軸方向は切断トーチ５の進
行方向と略直交する方向に設定される。

【００６１】一方、被切断材Ｂの表面にＺ軸方向の形状
変位があると、Ｚ軸方向受光素子28上に集光されたスポ
ットがその形状に合わせて変位し、被切断材Ｂ表面のＺ
軸方向の形状を測定する。

【００６２】そして、Ｘ軸方向受光素子26とＺ軸方向受
光素子28の夫々に集光されたスポットの変位データを照
合することで、切断トーチ５により被切断材Ｂに形成さ
れた切断溝６を２次元的に測定することが出来、その２
次元的測定結果により実際の切断幅Ｌを検出することが
出来る。

【００６３】この種の光学的変位センサ21は、例えば、
株式会社キーエンス製の「ＣＣＤレーザ変位センサＬ
Ｋシリーズ」等の商品が市販されており、入手及び取り
扱いが容易である。

【００６４】上記構成によれば、切断中の切断トーチ５
の後方近傍の実際の切断溝６の切断幅Ｌを光学的変位セ
ンサ21によって２次元的に測定することで、切断トーチ
５による実際の切断溝６を含む所定の２次元的領域を形
状変位として捉え、更に、その２次元的測定結果により
切断幅Ｌを検出することが出来る。

【００６５】尚、Ｘ軸方向受光素子26及びＺ軸方向受光
素子28により測定された変位データは、図３に示すと略
同様な画像解析部10により処理され、前述した第１実施
形態と同様に光学的変位センサ21により測定された実際
の切断溝６の切断幅Ｌと、予め切断条件に合わせて設定
された基準切断幅に所定の許容範囲を考慮した許容切断
幅とを切断幅比較部11により比較し、該切断幅比較部11
により比較された実際の切断幅Ｌが許容切断幅から外れ
た場合に切断状態判定部14により切断不良と判定する。

【００６６】そして、制御部15に切断不良情報が伝達さ
れ、警報装置16によりブザー等の警報を鳴らしたり、パ
トライトを点灯してオペレータに警報を発し、或いは、
ＮＣ切断装置Ａの切断停止制御を行なって不良切断を早
期に回避した後、復帰する。

【００６７】光学的変位センサ21が前述の第２実施形態
のように、切断トーチ５の周囲に複数配置され、前述と
同様にして、その複数の光学的変位センサ21の中から切
断トーチ５を中心として切断方向のベクトルに対して最
も反対方向に位置する光学的変位センサ21が選択され、
その選択された光学的変位センサ21により切断トーチ５
の後方近傍の実際の切断溝６の変位を測定した場合、図
７に示すように切断溝６の進行方向と光学的変位センサ
21のスキャナミラー24がＸ軸方向に走査される測定エリ
ア30の方向とがずれる場合がある。

【００６８】そこで、制御盤９に組み込まれた切断監視
装置の制御部には、切断幅検出手段となる光学的変位セ
ンサ21の切断溝６の方向と直交する方向からの位置ずれ
により検出した誤った切断溝６の切断幅Ｌの補正を行な
う図示しない切断幅補正手段が設けられている。

【００６９】以下に切断幅補正手段による切断溝６の切
断幅Ｌの具体的な補正方法について図７を用いて説明す
る。図７に示すように、切断溝６の幅方向（切断トーチ
５の進行方向と直交する方向）と、測定エリア30の方向
（光学的変位センサ21のスキャナミラー24が走査される
Ｘ軸方向）との間の角度をθｅ、光学的変位センサ21に
より測定された値をＬ′とすると、実際の切断溝６の切
断幅Ｌは、Ｌ＝Ｌ′cosθｅで求められ、これにより、
切断溝６の切断幅方向と光学的変位センサ21のスキャン
方向とにずれが生じた場合の補正が出来、正確な切断幅
Ｌの監視が出来る。

【００７０】前記ずれの角度θｅは、切断トーチ５に対
する各光学的変位センサ21の配置位置及び該切断トーチ
５からの離間距離は設計段階で予め設定されており、そ
れ等の情報及びＮＣ切断プログラムの内容から複数の光
学的変位センサ21から選択された特定の光学的変位セン
サ21のスキャナミラー24がスキャンされるＸ軸方向と、
切断トーチ５の進行方向と直交する方向とにより形成さ
れる角度を自動計算することにより容易に求められる。

【００７１】尚、前記第２実施形態においてＣＣＤカメ
ラ８により撮影した切断溝６の像の補正も必要に応じて
略同様に補正することが出来る。他の構成は前記各実施
形態と同様に構成され、同様な効果を得ることが出来
る。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、切断中の切断トーチの後方近傍の実際の切断
幅を切断幅検出手段により検出し、その検出された実際
の切断幅と、予め設定した許容切断幅とを比較して実際
の切断幅が許容切断幅から外れた場合に切断不良と判定
することで作業員による切断幅の監視を不要とする切断
監視装置を提供することが出来る。

【００７３】即ち、切断幅検出手段により切断中の切断
トーチの後方近傍の実際の切断幅を検出し、その実際の
切断幅と、予め切断条件に合わせて設定された基準切断
幅に所定の許容範囲を考慮した許容切断幅とを切断幅比
較手段により比較し、実際の切断幅が許容切断幅から外
れた場合に切断状態判定手段により切断不良を判定する
ことが出来る。

【００７４】また、切断トーチの進行方向に応じて切断
幅検出手段を旋回する旋回手段を有し、該旋回手段によ
り切断幅検出手段を切断中の切断トーチの後方近傍に移
動して実際の切断幅を検出するように構成した場合に
は、切断トーチの切断方向が種々の方向に変化しても該
切断トーチの切断方向の変化に応じて旋回手段により切
断幅検出手段を切断中の切断トーチの後方近傍に旋回移
動して実際の切断幅を正確に検出することが出来る。

【００７５】また、切断トーチの周囲に切断幅検出手段
が複数配置され、該複数の切断幅検出手段の中から該切
断トーチを中心として切断方向のベクトルに対して最も
反対方向に位置する切断幅検出手段を選択する選択手段
を有し、選択手段により選択された切断幅検出手段によ
り検出された実際の切断幅と、予め切断条件に合わせて
設定された基準切断幅に所定の許容範囲を考慮した許容
切断幅とを切断幅比較手段により比較し、該切断幅比較
手段により比較された実際の切断幅が許容切断幅から外
れた場合に切断状態判定手段により切断不良と判定する
場合には、切断トーチの切断方向が種々の方向に変化し
ても該切断トーチの切断方向の変化に応じて複数の切断
幅検出手段の中から切断中の切断トーチの後方近傍に最
も近い切断幅検出手段を選択手段により選択することが
出来、これにより実際の切断幅を正確に検出することが
出来る。

【００７６】また、切断中の切断トーチの後方近傍の実
際の切断幅を前記切断幅検出手段により検出する際に該
切断幅検出手段の切断溝の方向と直交する方向からの位
置ずれにより切断幅を斜めに検出した場合の補正を行な
う切断幅補正手段を有する場合には、該切断幅補正手段
により切断幅検出手段の位置ずれによる誤検出値を補正
して正しい切断幅を検出することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る切断監視装置を搭載した切断装置
の第１実施形態の構成を示す斜視説明図である。

【図２】第１実施形態において切断トーチの後方近傍の
実際の切断幅をＣＣＤカメラにより撮影する様子を示す
模式説明図である。

【図３】本発明に係る切断監視装置の第１実施形態の制
御系の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明に係る切断監視装置の第２実施形態の構
成を示す平面模式図である。

【図５】本発明に係る切断監視装置の第２実施形態にお
いて選択手段により複数の切断幅検出手段から最適な切
断幅検出手段を選択する様子を示すフローチャートであ
る。

【図６】第３実施形態において切断トーチの後方近傍の
実際の切断幅を光学的変位センサにより検出する様子を
示す模式説明図である。

【図７】第３実施形態において切断溝の切断幅方向と光
学的変位センサのスキャン方向とにずれが生じた場合の
補正方法を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ…ＮＣ切断装置ａ…レーザ光Ｂ…被切断材Ｌ…切断幅１…レール２…走行台車２ａ…走行モータ３…横行台車３ａ…横行モータ４…昇降装置４ａ…昇降モータ５…切断トーチ６…切断溝７…旋回装置７ａ…旋回モータ８，８ａ〜８ｄ…ＣＣＤカメラ９…制御盤 10…画像解析部 11…切断幅比較部 12…画像表示部 13…入力部 14…切断状態判定部 15…制御部 16…警報装置 17，17ａ〜17ｄ…撮影エリア 21…光学的変位センサ 22…半導体レーザ発光素子 23…透光レンズ 24…スキャナミラー 25…ハーフミラー 26…ｅ方向受光素子 27…受光レンズ 28…Ｚ方向受光素子 29…回転軸 30…測定エリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 26/00 ３２０Ｂ２３Ｋ 26/00 ３２０Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切断トーチを用いて被切断材の一部を溶
融させると共に排除して切断するに際し実際の切断幅を
監視する切断監視装置であって、切断中の切断トーチの後方近傍の実際の切断幅を検出す
る切断幅検出手段と、前記切断幅検出手段により検出された実際の切断幅と、
予め切断条件に合わせて設定された基準切断幅に所定の
許容範囲を考慮した許容切断幅とを比較する切断幅比較
手段と、前記切断幅比較手段により比較された前記実際の切断幅
が前記許容切断幅から外れた場合に切断不良と判定する
切断状態判定手段と、を有することを特徴とする切断監視装置。
【請求項２】切断トーチの進行方向に応じて前記切断
幅検出手段を旋回する旋回手段を有し、該旋回手段によ
り前記切断幅検出手段を切断中の切断トーチの後方近傍
に移動して実際の切断幅を検出するように構成したこと
を特徴とする請求項１に記載の切断監視装置。
【請求項３】切断トーチの周囲に前記切断幅検出手段
が複数配置され、該複数の切断幅検出手段の中から該切
断トーチを中心として切断方向のベクトルに対して最も
反対方向に位置する切断幅検出手段を選択する選択手段
を有し、前記選択手段により選択された切断幅検出手段により検
出された実際の切断幅と、予め切断条件に合わせて設定
された基準切断幅に所定の許容範囲を考慮した許容切断
幅とを前記切断幅比較手段により比較し、該切断幅比較
手段により比較された前記実際の切断幅が前記許容切断
幅から外れた場合に前記切断状態判定手段により切断不
良と判定することを特徴とする請求項１に記載の切断監
視装置。
【請求項４】切断中の切断トーチの後方近傍の実際の
切断幅を前記切断幅検出手段により検出する際に該切断
幅検出手段の切断溝の方向と直交する方向からの位置ず
れにより切断幅を斜めに検出した場合の補正を行なう切
断幅補正手段を有することを特徴とする請求項３に記載
の切断監視装置。