JP3084259B2 - Groove cutting device and method - Google Patents
Groove cutting device and methodInfo
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Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a groove cutting device and a groove cutting method for forming a groove necessary for performing fillet overlay welding and the like.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Heretofore, it has been necessary to cut and cut off the outer portion of a member to be subjected to overlay welding by fillet welding or the like in advance so as to make a groove. As a method of obtaining a groove, there is a method of simultaneously processing a groove when cutting the outer shape of a member with a numerical control (hereinafter abbreviated as “NC”) cutting device,
There is a method in which a groove is formed after cutting out a member.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】部材の外形を、NC切
断装置で切断する際に、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N
C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。When the outer shape of the member is cut by the NC cutting device, it is possible to make a groove at the same time. However, there are the following problems. Only a groove of a member having a relatively simple shape can be obtained.
A device that takes a groove at the same time as cutting requires at least two axes to control the posture of the cutting tool, and requires three axes for three-dimensional positioning.
Since a shaft is required, a multi-axis type of five or more
The C-cutting device becomes expensive, and if a groove is formed, the tact time cannot be made in time and it takes time, and the operation rate of the device is reduced, resulting in poor production efficiency.
【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。[0004] When a member is cut out first and a groove is formed later, there are the following problems. Since the position of the outer shape is not known accurately, an accurate groove position cannot be determined. Since the size of the members is slightly different depending on the cutting margin at the time of cutting, it is difficult to create data for the NC device according to each member.
【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。[0005] An object of the present invention is to provide a groove cutting device and a groove cutting method capable of efficiently forming a groove with an inexpensive device.
【0006】[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
形を表すために予め定める複数種類から選択される基本
図形の組合せと、各基本図形の外形検出のために指定さ
れるセンシング位置とを含む外形情報、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、全基本図形につい
て、基本図形毎にセンシング位置に基づいて外形検出を
行う手段が予め定められ、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
情報に含まれるセンシング位置に基づいて、基本図形毎
に予め定められている手順に従って検出する外形検出手
段と、全基本図形について、基本図形毎に開先を切断す
る手順が予め定められ、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、予め定められている手順に
従って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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a groove cutting device for forming a groove with respect to a cut-out member, wherein a basic figure selected from a plurality of types determined in advance to represent the outer shape of the member. And input means for inputting a groove width and a groove angle, and a positioning means for positioning a member within a predetermined accuracy range. A means for detecting the outer shape based on the sensing position for each of the basic figures for all the basic figures is predetermined, and the outer shape position of the member positioned by the positioning means is included in the outer shape information input to the input means. Based on the position, an outline detecting means for detecting according to a procedure predetermined for each basic figure, and a procedure for cutting a groove for each basic figure for all basic figures are predetermined. According to a predetermined procedure, a groove is formed on the outer shape of the member according to a predetermined procedure so that a groove width and a groove angle input to the input means are set along the outer shape of the member detected by the outer shape detecting means. And a cutting means for cutting the groove.
【0007】本発明に従えば、切出された部材を位置決
め手段によって予め定める精度範囲内で位置決めする。
部材の外形は、予め定める複数種類から選択される基本
図形の組合せとして表される。外形情報は、基本図形の
組合せと、各基本図形の外形検出のためのセンシング位
置とを含む。入力手段に入力された外形情報に含まれる
基本図形毎のセンシング位置に基づいて外形検出手段が
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、予め定められている手順に従って切断
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。According to the present invention, the cut-out member is positioned within a predetermined accuracy range by the positioning means.
The outer shape of the member is represented as a combination of basic figures selected from a plurality of types determined in advance. The outline information includes a combination of basic figures and a sensing position for detecting the outline of each basic figure. The outer shape detecting means detects the outer shape position based on the sensing position for each basic figure included in the outer shape information input to the input means. The cutting means cuts the groove to the outer shape of the member with a cutting tool in accordance with a predetermined procedure so that the groove width and the groove angle are input to the input means along the outer shape of the member to be detected. Therefore, if the outer shape information used for cutting the member is input to the input means, the actual outer shape position of the member can be detected by the outer shape detecting means, and the groove can be cut along the outer shape by the cutting means. Since it is not necessary to use a multi-axis type NC cutting device or the like, the groove can be efficiently formed with an inexpensive device.
【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。In the present invention, the cutting means is a multi-axis type robot, and the cutting tool is a fusing torch mounted as a tool at the tip of the robot.
【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。According to the present invention, the position for taking the groove is detected by the outer shape detecting means in accordance with the actual member.
The cutting means is constituted by a multi-axis type robot, and the groove can be cut at a predetermined groove width and groove angle by using a fusing torch, which is a tool, as a tool to be attached to the tip of the robot. Since a multi-axis robot is used without using the NC cutting device, control can be easily performed using a robot language.
【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。In the present invention, the basic figure of the outline information input to the input means includes a straight line, a circle, an arc, and a combination of the arc and the straight line. , Three or more points for a circle and an arc, and two or more points on a straight line and one or more points on a circular arc for the connection between a circular arc and a straight line are detected. When cutting a groove, a transition position between an arc and a straight line is calculated in accordance with a predetermined procedure, and the cutting means opens the groove along the outline of the straight line or the circle and the arc from the outline detection position. Performing linear interpolation or circular interpolation while controlling the position of the cutting tool so that the cutting direction becomes the included angle inside the member only by the tip width, and for the connection between the arc and the straight line, the outer shape detection means From the transition position calculated by Linear interpolation is linear side, circular interpolation in a circular arc side from the transition position, characterized by cutting, respectively.
【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。According to the present invention, the outer shape information of a member is represented by a basic figure including a straight line, a circle, an arc and a combination of an arc and a straight line, and the outer shape position is detected in accordance with a predetermined procedure for each basic figure. Detection and bevel cutting can be performed efficiently. When the outer shape information includes the connection between the arc and the straight line, the transition position between the arc and the straight line is calculated, and the groove is cut by switching between the linear interpolation and the circular interpolation at the transition position.
A groove suitable for the outer shape can be easily cut.
【0012】さらに本発明は、部材の外形を組合せによ
って表すことができる複数種類の基本図形を予め定め、
各基本図形毎に外形位置検出のために指定するセンシン
グ位置と、センシング位置に基づいて外形検出を行い、
切断位置を検出する手順を予め定めておき、部材につい
て入力され、基本図形の組合せとセンシング位置とを含
む外形情報に従って部材の外形を予め定められている手
順で検出して、基本図形毎に予め定められている手順に
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。Further, according to the present invention, a plurality of types of basic figures which can represent the outer shape of a member by a combination are predetermined.
Detecting the outer shape based on the sensing position specified for outer shape position detection and the sensing position for each basic figure,
A procedure for detecting the cutting position is determined in advance, and the outline of the member is detected in accordance with a predetermined procedure according to the outline information including the combination of the basic figure and the sensing position, which is input for the member, and is determined in advance for each basic figure. A groove cutting method characterized in that a cutting position of a member is detected according to a predetermined procedure, and a groove is cut based on the detected cutting position.
【0013】本発明に従えば、複数種類の基本図形を予
め定めておき、基本図形の組合せと、各基本図形毎に位
置検出のために指定するセンシング位置として表される
外形情報に従って部材を切断する。基本図形毎のセンシ
ング位置に基づいて、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。According to the present invention, a plurality of types of basic figures are determined in advance, and members are cut in accordance with a combination of the basic figures and outer shape information represented as a sensing position designated for position detection for each basic figure. I do. Based on the sensing position for each basic figure, the cutting position of the member is detected from the outer shape according to a predetermined procedure, and the groove is cut based on the detected cutting position. There is no need to perform this, and the groove can be cut in accordance with the cut outer shape without creating data for groove cutting.
【0014】[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とともにガス切断トーチ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。FIG. 1 shows a schematic configuration of a groove cutting device 1 according to an embodiment of the present invention. On the substantially horizontal floor 2, two rails 3 and 4 are laid in parallel with an interval W of, for example, about 3 m. A 6-axis robot 6 is suspended from the portal type moving device 5 traveling on the rails 3 and 4. The portal structure moving device 5 is also provided with a controller 7 for control, and is movable together with the portal structure moving device 5. The controller 7 receives, as input means, external shape information on a member to be grooved. The movable length L is, for example, 9 m. When the gate type moving device 5 moves along the rails 3 and 4, the gate type moving device 5
Power supply and data communication with the outside
Done through. A TV camera 9 is provided in the vicinity of the attachment portion of the six-axis robot 6 to the portal structure moving device 5, and the portal structure moving device 5 moves to detect a previously designated origin position and perform image processing. Used to compensate for misalignment. A positioning table 10 serving as positioning means is provided between the rails 3 and 4 on the floor surface 2, and a plurality of members 11, 12 and 13 can be cut at a groove. A gas cutting torch 14 is attached to a tip shaft of the six-axis robot 6 together with the 3D sensor 13. The 3D sensor 13 irradiates the vicinity of the outer shape of the member 11 with the laser light in a slit shape, and can accurately detect the cutting position of the outer shape from the state of the reflected light at the edge portion. The gas fusing torch 14 blows out a high-temperature gas in a jet shape, and can cut a groove along the outer shape of the members 11, 12, and 13.
【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。FIG. 2 shows a configuration for processing data in the groove cutting device 1 of FIG. The upper CAD data 20 is
For example, it is prepared in advance for an NC cutting device for cutting the outer shapes of the members 11, 12, and 13 in FIG. Upper CAD data 2
The CAD data having the content of “0” is input to a personal computer (hereinafter abbreviated as “personal computer”) 21.
C data creation 21 is performed. The NC data created by the NC data creation 21 is stored in the robot controller 7.
And a groove cutting operation 22 is performed.
【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。In the CAD data used in the NC cutting apparatus, the outer shape of the member is defined by dividing the line into segments, and each segment is represented by a straight line, an arc, or a circle. In the CAD data, each line segment indicates the position and direction of a straight line / arc / circle. At the time of NC data creation 21,
By reading these CAD data, each line segment information is obtained.
【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
33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。FIG. 3 shows the specific contents of the data processing shown in FIG. From the CAD data 30 input to the NC data generator 21, sensing position data 32 and groove angle groove width data 33 are generated as NC data 31. The NC data 31 is provided to the robot controller 7, and at the time of the groove cutting operation 22, a member position / shape measurement 34 is performed based on the sensing position data 32. A cutting position calculation 35 is performed based on the measurement result of the member position / shape measurement 34 and the groove angle groove width data 33, and a groove cutting operation is performed at the calculated cutting position.
【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。When the information on the position of the straight line or the arc and the side on which the member is located or the groove width L and the groove angle θ are input as the outer shape information of the member from the upper CAD data 30, NC data is created. As 21, data necessary for performing the cutting position calculation 35 in the groove cutting operation 22 from the outer shape position of the member is created. As shown in FIG. 1, the groove cutting device 1 includes a TV camera 9 and a 3D sensor 13 capable of measuring a three-dimensional position of an edge with a three-dimensional laser sensor using slit light. The members 11 and 12 are placed at predetermined positions on the positioning table 10, for example,
It is positioned and placed with an accuracy of about mm. Member 11,
Regarding the size of 12, there is a variation of about 1 mm because the cutting margin varies depending on the plate thickness and the like. Each member 1
For example, corners and the like are defined in 1 and 12 as reference points in advance, and the TV camera 9 photographs the reference points and performs rough alignment. Based on this rough alignment, the alignment and position of the members 11 and 12 can be performed with an accuracy of about 5 mm.
【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。The sensing position data 32 shown in FIG.
With respect to a basic figure of a geometric shape such as a straight line, a circle, a circular arc or a combination of a circular arc and a straight line, such as an arc and a straight line, a sensing position for detecting an outer shape is determined in advance. . In the case of a straight line, two or more accurate positions of the edge are measured at intervals on the straight line. If the positions of two or more points are determined, an equation of a straight line passing through them is obtained. When three or more points are measured, a straight line equation is obtained according to the least square method. At the time of groove cutting, the tip of the gas fusing torch 14 is directed to a position on the member position side by a groove width L from a required straight line, and the posture of the gas fusing torch 14 is set to a vertical line in a plane perpendicular to the straight line. In this state, the groove is cut while being moved in parallel to a straight line while being inclined by the groove angle θ.
【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。FIG. 4 shows an example of a groove in the case of a circle.
4A is a front view, and FIG. 4B is a plan view.
FIG. 5 shows the member position / shape measurement 34 and the cutting position calculation 3 in FIG.
5 is shown below. Sensing position data 32 of FIG.
Are shown on the outer circle 40 at three-point intervals. The accurate position of the edge is measured by the 3D sensor 13 based on the position indicated by the sensing position data 32, and one of the positions x1 is set as the origin. A straight line connecting x1 and another detection position x2 is defined as an X-axis, and a straight line perpendicular to this and passing through the point x1 is defined as a Y-axis. The third point on the outer circle 40 is x3. In the cutting position calculation 35, a groove is cut by the following procedure.
【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。A vertical bisector is created by combining two points from the three positions x1, x2, x3, and the center position x0
Ask for. The radius of the outer circle 40 is determined from the center position. It is assumed that a point moved by the groove width L in the center direction from the measured points x1, x2, and x3 is a cutting position which is a moving point of the robot, and x'1 corresponding to x1 and x'2 corresponding to x2. , X3 corresponding to x3 are determined as cutting positions. These cutting positions x'1, x'2, x'3
Determines the cutting circle 41. The cutting circle 41 is the outer circle 40
And concentric. The included angle is radially outward from the center of the circle,
It is obtained by cutting the gas fusing torch 14 at an included angle θ.
【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。FIG. 6 shows the overall procedure of groove cutting in the case of the circle described above. If there are more than three points to be measured, a plurality of center positions may be determined.
In such a case, if the average position is determined, the accuracy can be improved. In the member position and shape measurement 34, a measurement operation 34a of a point on the circumference and a calculation 34b of a feature point for obtaining the center and size of the circle are performed.
【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。FIG. 7 shows the shape of the groove when straight lines are connected to both sides of the circular arc. FIG. 8 shows the cutting position calculation 35 shown in FIG.
Here is an idea corresponding to. FIG. 7A is a front view, and FIG.
7B is a plan view, and FIG. 7C is a corner portion C of FIG.
The enlarged view of FIG. At the corners, the outline 50 is
Both sides of Oa transition to straight lines 50b and 50c, and are smoothly connected. A cutting line 51 for cutting a groove corresponding to such a shape is calculated based on a calculation method as shown in FIG. 8A, and a teaching point as shown in FIG. give. When cutting is performed by the gas fusing torch 14 along the cutting line 51, a groove 52 can be obtained.
【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。Using the concept shown in FIG. 8, cutting is performed in the following procedure. The 3D sensor 13 measures the exact positions of the edges on each of the straight lines 50b and 50c at two points each, and measures one point on the arc 50a, for a total of five points, and obtains x1 to x5 in FIG. 8A. Two straight line equations are obtained from the edges of the straight lines 50b and 50c, and an intersection x0 between the two is obtained. Two straight lines 50b, 5
If 0c is at the position of the twist and no intersection is found, the closest point is taken as intersection x0. A point x6 at which the distance between x3 on the arc 50a and the two straight lines 50b and 51c is equal is determined. The point x6 is the intersection x
It exists on the bisector of the angle formed by two straight lines intersecting at zero. x6 is the center of the arc 50a, and the distance between x3 and x6 is the radius r of the arc 50a. The transition positions x7 and x8 between the arc 50a and the straight line are obtained from the radius r of the circle and the information on the straight line. These transition positions x7, x8
Is the position of the intersection of the perpendiculars drawn from the center x6 to the straight lines x1-x2, x5-x6. The transition positions x7 and x8 are positions where the outer shape changes from a straight line to a circular arc and from a circular arc to a straight line in an actual member. As shown in FIG. 8B, x1 and x7 are L
The points x′1 and x′7 that have been moved only by are set as cutting positions. Similarly, x3, x8, x5 are moved, and x'3, x'8,
Let x'5 be the cutting position. x'7, x'3, x'8 are circularly interpolated, and the others are linearly interpolated. The inclination direction of the gas fusing torch 14 is inclined by a groove angle θ perpendicular to the traveling direction.
【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。FIG. 9 illustrates the arc 50 by summarizing the above procedure.
The procedure for cutting off the groove at the joint between a and the straight lines 50b and 50c will be described. In the feature point calculation 34b, the direction of the straight line is obtained from the expression of the straight line, the intersection of the two straight lines is obtained, the transition point between the arc and the straight line is obtained, and the radius of the arc is obtained.
【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。As described above, in the present embodiment, when the outer shape of the members 11, 12, and 13 shown in FIG. 1 is cut based on a basic figure of a straight line, a circle, an arc, or an arc + straight line, By using the geometrical shape data of the constituent elements of the above, the outer shape is actually sensed, and the imaginary geometrical constituent points are calculated. Since the cutting position is accurately detected and the geometric constituent points are calculated, the size of the member and the like can be actually obtained, and the accurate groove position can be calculated. By using a six-axis industrial robot, the apparatus can be configured at low cost and the accurate groove position can be cut. The configurations of the gate type moving device 5 and the 6-axis robot 6 can be replaced with another configuration, for example, an orthogonal robot or a scalar robot. In addition to the gas fusing torch 14, a water jet, laser, or the like may be used.
【0027】[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、部材の外形を複数種類の基本図形の組
合せおよび基本図形毎のセンシング位置として表す外形
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。As described above, according to the present invention, for the cut-out member, the outer shape of the member is detected in accordance with outer shape information representing a combination of a plurality of types of basic figures and a sensing position for each basic figure. Since the groove is cut to the outer shape of the member with a cutting tool according to the detected outer shape, there is no need to cut the groove at the same time as the outer shape is cut, and the outer shape is cut out without using an expensive NC cutting device. Can be. Moreover, since the groove is cut while detecting the outer shape of the cut member,
There is no need to newly create groove cutting data, and the groove can be cut efficiently.
【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。Further, according to the present invention, the groove is cut by using a multi-axis type robot having a fusing torch as a tool attached to the tip shaft as a cutting means, so that the efficiency is improved by using a general-purpose multi-axis type robot. The bevel can be cut well.
【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。Further, according to the present invention, the outer shape position of a member is detected based on a basic figure of a straight line, a circle, an arc, and a combination of an arc and a straight line that defines the outer shape of the member, and the opening position is determined based on the detected outer shape position. Since the tip is cut off, N
When the outer shape is cut by a C-cutting device or the like, the outer shape can be cut efficiently, and the groove can be cut efficiently using the information for cutting.
【0030】さらに本発明によれば、部材の外形を基本
図形の組合せおよび基本図形毎に指定されるセンシング
位置として表される外形情報に従って検出する手順を予
め定めておき、部材について入力される外形情報に基づ
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。Further, according to the present invention, a procedure for detecting the outer shape of the member in accordance with the combination of the basic figures and the outer shape information represented as the sensing position designated for each basic figure is predetermined, and the outer shape inputted for the member is determined. Since the outer shape position is detected based on the information and the groove is cut based on the detected outer shape position, the outer shape is cut by an NC cutting device or the like according to the outer shape information, and the outer shape information is used efficiently and reliably. Bevel cutting can be performed.
【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。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration for processing data in the embodiment of FIG. 1;
【図3】図2のデータ処理の際のフローを示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a flow at the time of data processing of FIG. 2;
【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。4A and 4B are a front view and a plan view showing the shape of a groove when the outer shape is a circle.
【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。FIG. 5 is a diagram showing a concept of calculating a cutting position for cutting a groove as shown in FIG. 4;
【図6】外形が円の場合の開先切断の手順を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a procedure for cutting a groove when the outer shape is a circle.
【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。FIG. 7 is a front view, a plan view, and a partially enlarged view of a member whose outer shape is a combination of an arc and a straight line.
【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。FIG. 8 is a view showing a concept of cutting a groove in connection between a circular arc and a straight line of a member as shown in FIG. 7;
【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。FIG. 9 is a diagram showing a procedure for cutting off a groove when the outer shape of the member has a circular arc-straight joint.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Groove cutting device 5 Gate structure moving device 6 6-axis robot 7 Controller 9 TV camera 10 Positioning table 11, 12 Member 13 3D sensor 14 Gas fusing torch 20 Upper CAD data 21 NC data 22 Groove cutting operation 30 CAD data 31 NC data 32 Sensing position data 33 Groove angle groove width data 34 Member position / shape measurement 35 Cutting position calculation 40 Outline circle 41 Cutting circle 42, 52 Groove 50 Outline line 50a Arc 50b, 50c Straight line 51 Cutting line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 平9−155539(JP,A) 特開 昭60−240372(JP,A) 特開 昭63−235073(JP,A) 特開 平3−275273(JP,A) 特開 昭62−231313(JP,A) 特開 平8−90350(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 7/00 B23K 31/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiko Yamazaki 3-1-1 Higashi Kawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kobe Plant (72) Inventor Kenji Bando Higashi-Kawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 3-1-1 1-1 Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kobe Plant (72) Inventor Muneo Suzuoki 1-16-17 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Japan Oxygen Co., Ltd. (72) Inventor Eiichiro Takase Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo 1-16-7 Nippon Oxygen Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Kato 1-16-7 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Japan Incorporation Oki Co., Ltd. (72) Inventor Etsushi Hirata 1, Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo No. 16-7 Japan Oxygen Co., Ltd. (56) References JP-A-9-155539 (JP, A) JP-A-60-240372 (JP, A) JP-A-63-235073 (JP, A) Open flat 3-275273 (JP, A) JP Akira 62-231313 (JP, A) JP flat 8-90350 (JP, A) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) B23K 7 / 00 B23K 31/00
Claims (4)
切断装置であって、 部材の外形を表すために予め定める複数種類から選択さ
れる基本図形の組合せと、 各基本図形の外形検出のために指定されるセンシング位
置とを含む外形情報、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、 全基本図形について、基本図形毎にセンシング位置に基
づいて外形検出を行う手段が予め定められ、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センシング位置に基づ
いて、基本図形毎に予め定められている手順に従って検
出する外形検出手段と、 全基本図形について、基本図形毎に開先を切断する手順
が予め定められ、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、予め定められている手順に従って
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。1. A bevel cutting device for taking a groove with respect to a cut-out member, comprising: a combination of basic figures selected from a plurality of types determined in advance to represent the outer shape of the member; Input means for inputting outer shape information including a sensing position designated for outer shape detection, groove width and groove angle; positioning means for positioning members within a predetermined accuracy range; Means for performing outer shape detection based on the sensing position is predetermined for each figure, and the outer shape position of the member positioned by the positioning means is determined for each basic figure based on the sensing position included in the outer shape information input to the input means. And a procedure for cutting off the groove for each basic figure for all basic figures is determined in advance. Cutting means for cutting the groove into the outer shape of the member using a cutting tool in accordance with a predetermined procedure so that the groove width and the groove angle are input to the input means along the outer shape of the member detected by the cutting tool. And a groove cutting device.
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。2. The groove cutting device according to claim 1, wherein said cutting means is a multi-axis robot, and said cutting tool is a fusing torch attached as a tool to a tip of the robot. .
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。3. The basic figure of the outline information input to the input unit includes a straight line, a circle, an arc, and a combination of an arc and a straight line. And three or more points on the arc, two or more points on the straight line and one or more points on the arc for the connection of the arc and the straight line, and groove along the outer shape that is the connection of the arc and the straight line When cutting a straight line, a transition position between an arc and a straight line is calculated in accordance with a predetermined procedure, and the cutting means opens the groove along the outline of the straight line or the circle and the arc from the outline detection position. Performing linear interpolation or circular interpolation while controlling the position of the cutting tool so that the cutting direction becomes the included angle inside the member only by the tip width, and for the connection between the arc and the straight line, the outer shape detection means Is shorter than the transition position calculated by In linear interpolation on the side,
3. The groove cutting device according to claim 1, wherein the cutting is performed by arc interpolation on an arc side from the transition position.
できる複数種類の基本図形を予め定め、 各基本図形毎に外形位置検出のために指定するセンシン
グ位置と、センシング位置に基づいて外形検出を行い、
切断位置を検出する手順を予め定めておき、 部材について入力され、基本図形の組合せとセンシング
位置とを含む外形情報に従って部材の外形を予め定めら
れている手順で検出して、基本図形毎に予め定められて
い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。4. A plurality of types of basic figures capable of expressing the outer shape of a member by a combination are determined in advance, and a sensing position designated for detecting an outer shape position is detected for each basic figure, and the outer shape is detected based on the sensing position. ,
A procedure for detecting the cutting position is determined in advance, and the outline of the member is detected in accordance with the predetermined procedure according to the outline information including the combination of the basic figure and the sensing position, which is input for the member, and is determined in advance for each basic figure. A groove cutting method comprising: detecting a cutting position of a member according to a predetermined procedure; and cutting the groove based on the detected cutting position.
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