JP4352632B2 - Ｃａｄ／ｃａｍ装置及びスクラップ切断線設定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機、ウォータジェット、プラズマ切断機等により複数個の製品を切り抜き切断加工した加工済板材のスクラップ処理に関するもので、特に、レーザ加工機、ウォータジェット、プラズマ切断機等の複数個の製品を切り抜き切断加工するＮＣプログラムデータを作成する自動プログラミング機能等に使用し、複数個の製品を切り抜き切断加工した加工済板材を複数に切断して加工済み板材のスクラップ処理できるような工具経路データを作成するレーザ加工機及びレーザ加工方法に関するものである。
【０００２】
なお、本発明は、市販のパソコンＯＳで操作できるＣＡＤ上で加工済板材のスクラップ処理、または、加工済板材のスクラップ処理およびスクラップ処理用の加工データつまりＮＣデータ生成に関し、専用機及び市販のパソコンＯＳで操作できるＣＡＤ／ＣＡＭ装置、自動プログラミング装置、およびソフトウェアとして使用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
レーザ加工機等のＮＣ切断装置を用いて、板材より所定形状の製品を切り抜き切断する切断加工における工具経路データは、ＮＣプログラムデータ（ＮＣデータ）として、通常、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置、自動プログラミング装置により自動作成される。
【０００４】
ここでレーザ加工機等のＮＣ切断装置を用いて、特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断する加工において、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して切断情報（工具経路データ）を作成する従来の手法について、図１１を用いて説明する。
【０００５】
図１１（ａ）〜（ｂ）は、従来における複合図形データの作成要領を示す説明図、図２は、従来における製品図形配置例を示す説明図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、切断する製品の形状を定義する図形データをＣＡＤ機能などで作成するか、あるいは予め登録しておき、それら図形データによって複数の製品形状を示す図形を、図１１（ｂ）に示されているように、ＣＲＴの画面に表示させ、マウスなどを使って手動操作あるいは自動で、時には画面上の図形表示を回転させながら適切な位置に移動配置する。
なお、図１１において実線で作図されている部分はレーザ光を出しながら切断する切断図形の穴や外周の切断線を示し、点線部分はレーザ光を出さずに加工ヘッドが移動するだけの早送り線を示す。
【０００６】
このようにして、図２に示す製品図形配置例がＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＲＴの画面表示され、また、レーザ加工機等のＮＣ切断装置を用いて、特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断する加工が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断加工した特定の板材は、その後、所定形状の製品を取り除いた後、重ね折りしてスクラップとしていた。
しかし、重ね折りでは嵩高くなりスクラップ収納容器の利用効率及び収集車両の収集効率が良くなく、しかも折り重ね作業は重労働で危険も伴った。
【０００８】
そこで、特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断加工した特定の板材は、その後、所定形状の製品を取り除いた後、繋がっている部分を加工機オペレータが特にＮＣデータを使わずに切断状況を目視しながらマニュアル操作で直接加工機を適切に操作して複数分割し、複数枚の板材としている。
もしくは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のオペレータ側によるマニュアル操作で、画面を見ながらマウスなどを使い適切と考えられる位置に切断線を１本１本作画設定して、それを切断線とするＮＣデータに変換する操作を行っている。
【０００９】
ここで、前記ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のオペレータ側のマニュアル操作による切断線設定の操作について説明する。
図１２は、所定形状の製品を取り除いた後の板材に対し、マニュアル操作でスクラップ切断線Ｃを入れた平面図である。
図１２に示すように、所定形状の製品を取り除いた後の板材１００に対して、レーザビーム等で直線状に切断線Ｃ１、切断線Ｃ２、切断線Ｃ３、切断線Ｃ４を形成している。
これらの切断線については、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のオペレータが、画面を見ながらマウスなどを使い適切と考えられる位置に１本１本作画設定したものである。この中で、切断線Ｃ１、切断線Ｃ２、切断線Ｃ３については、交差するすべての外郭辺に対して偶然垂直に交差しているためほぼ問題無いが、切断線Ｃ４においては、レーザビームの進行方向と製品を取り除いた板材１００の図形データの外郭辺とが、切断線Ｃ４１及び切断線Ｃ４２で約２０度程度というかなりの鋭角で交差するため、例えば特開昭６３−１１６２１３号公報などにも示されている様に鋭角エッジの切断が難しいレーザ加工では、切断線Ｃ４と板材１００の図形データの外郭辺の交差点にて板材１００の一部が溶融し、その溶融物が落下したり、他の金属に接着したりするため、正常に切断できなくなる可能性が高くなり、格別注意を払わないと他の製品または機械を毀損するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、所定形状の製品を取り除いた後の板材が他の製品または機械を毀損することなく所定の枚数の板材に分割できる加工済板材のスクラップ処理機能の提供を課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ加工機は、各製品の形状を定義した図形データを入力し、複数個の製品の図形データが一枚の板材上に形成され、当該製品の前記図形データの穴や外郭辺を切断することにより、前記板材から複数個の製品を切り抜くＮＣデータを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、板材の横方向および縦方向の両方向もしくはいずれか片方向の板幅の範囲全体に、板材の一端辺から対向する他端辺まで直線で走査する走査手段と、走査の結果、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする切断線決定手段と、を具備したものである。
【００１２】
また、板材の横方向の幅をＷ(Ｗ≧１の整数)に分割、縦方向の幅をＨ(Ｈ≧１の整数)に分割するＷ、Ｈ分割数の両方もしくはいずれか片方を入力する分割数入力部と、前記Ｗ、Ｈ分割を直線で行うと見做し、前記Ｗ、Ｈ分割を均等に行うことを前提に、各均等分割位置をそれぞれの中央としてＷ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを決定する分割領域決定部と、を具備し、Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを前記板材の一端辺から対向する他端辺まで走査する際に、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを走査して、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎにおいて、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする切断線決定手段と、を具備したものである。
【００１３】
また、走査手段により走査する際、走査方向に垂直な走査のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)を入力するピッチ幅入力部を具備するものである。
【００１４】
また、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍の通過を避ける退避距離Ｅ（Ｅ≧０）を入力する退避距離入力部と、を備え、走査により両端辺間を直線で結ぶ線を設定する際、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺のピアス線やミクロジョイントと交差する線と、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍を通過する線は除外して、切断線を設定するものである。
【００１５】
また、切断線決定手段において、各均等分割位置それぞれの分割領域内に切断線が複数存在するときは、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記両端辺間を直線で結ぶ線を自動で選択し、更に、当該選択した線が複数存在するとき、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として自動で決定することを最優先とし、次いで、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎにおいて、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線を次の優先順で選択し、更に、当該選択した線が複数存在するとき、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として決定するものである。
【００１６】
また、切断線決定手段において前記切断線が複数存在するときは、マニュアル操作によって選択するものである。
【００１７】
また、切断線決定手段において前記切断線が存在しないときは、走査する走査方向の角度を、前記板材に対して変化させるものである。
【００１８】
また、切断線決定手段にて決定した切断線の中で、図形データの外郭辺と交わるものについては、前記切断線上を始点とする当該外郭辺に交わるミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントを付加し、当該外郭辺と前記切断線との間は前記ミクロジョイントピアス線にて切り離す様にするものである。
【００１９】
また、切断線決定手段における切断線の候補として表示される複数本を表示してマニュアル選択操作する処理において、実際の切断線の候補を表示するのではなく、マニュアル選択可能な範囲を情報として表示しその範囲内で選択できるものである。
【００２０】
また、切断線決定手段において、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフする機能と、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンする機能とを備えるものである。
【００２１】
また、７０度乃至１１０度で複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺と交わる線をほぼ垂直に近い範囲での交差とするものである。
【００２２】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、各製品の形状を定義した図形データを入力し、複数個の製品の図形データが一枚の板材上に形成され、当該製品の前記図形データの穴や外郭辺を切断することにより、前記板材から複数個の製品を切り抜くＮＣデータを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、板材の横方向および縦方向の両方向もしくはいずれか片方向の板幅の範囲全体に、板材の一端辺から対向する他端辺まで直線で走査する工程と、捜査の結果、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする工程と、を具備したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に添付図を参照して、この発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能で、レーザ加工機用のＣＡＤ／ＣＡＭ装置として使用されている事例の構成を示すブロック図である。
ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、入力された各種データをもとに製品の形状を定義した図形データを作成し、切断方向や切断条件を解析して切断情報等を生成するＣＰＵ１と、入力された各種データを記憶すると共に、一枚の板材上に形成する複数個の製品の図形データを描くことができ、かつ、加工済板材のスクラップ処理機能としての必要なソフトウエアが格納されるメモリ２と、切断情報や画面の表示内容などの印刷を行うプリンタ３と、定義済みの図形データや切断経路、切断条件、入力要求メッセージ等を画面に表示すると共に、一枚の板材上に形成する複数個の製品の図形データの全てを描くことができるＣＲＴ、液晶等のディスプレイ４と、形状データや切断条件などの各種データを入力する入力手段としてのキーボード５と、ディスプレイ４に表示される図形やメニューの選択を行うポインティングデバイスとしてのマウス６と、定義済みの図形データを記憶するための補助記憶媒体装置７と、作成した図形データによる図形などを用紙上に出力するプロッタ８とを有し、これらはすべてバス９により接続されている。
また、バス９には、ケーブル等を介して本実施の形態で使用するレーザ加工機等の切断装置が接続される場合もある。
【００２４】
図２は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＲＴに画面表示された製品図形の配置例を示す。
図３は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ切断線作成の様子を示す。
図３の中で、描かれている矢印はスクラップ切断線とその進行方向を示し、範囲Ｘと範囲Ｙは板材のＸ方向Ｙ方向それぞれの板幅を示すとともにスクラップ切断線の設定範囲も示している。
この図では、縦方向横方向それぞれで、各図形の外郭線に接するもしくは交差することなく板材の両端点間を直線で結ぶ線や、各図形の外郭辺にほぼ９０度に近い角度で交差する線が示されている。
【００２５】
この板材において上端辺から下端辺方向に垂直の直線状に線を引く要領で、部品の外周変と交差するのかしないのか、交差する場合はその交差する位置のＸＹ座標値も認識しながら、後に示す様なコンピュータのＣＡＤ機能上の処理として走査し、しかもその垂直方向の走査処理を板幅の横方向全体に繰り返すことにより、部品の外郭辺と全く接するもしくは交差することがない線があればそれをスクラップ切断線とし、また、部品の外郭辺と交差する走査線であってもその交差する角度が７０乃至１１０度の範囲のものがあれば、図３に矢印で示す様なスクラップ切断線とする。
以上の様な処理により示されたスクラップ切断線は、いずれの部品の切断線にも接したり鋭角な角度で交差したりしなく、レーザ切断などにおいて安定した加工を行うことができ、つまり、この実施の形態によればその様なスクラップ切断線がＣＡＤ／ＣＡＭ装置の画面上で自動設定される。
そして、オペレータは、画面上に表示されたスクラップ線候補の中から、任意のスクラップ線をマウスなどにより選択することにより、切断加工されるスクラップ線が決定される。
【００２６】
なお、コンピュータ上で動作するＣＡＤ機能では、一般に、実際に線を作画するほかに、画面上に描画をしなくても直線と図形が交差したり接したりする位置を求めるとか、交差する際の角度を求める機能も標準的に搭載されている。
例えば処理の例として、部品の外郭辺が直線の線分の場合、線分の両端点はＣＡＤ画面上の情報として保有しているため、その角度は容易に得られ、例えばスクラップ切断線を走査する方向が垂直の場合での交差角度が判断でき、両端点間を通過する走査線は除外すべきかなどがコンピュータ処理上自動で判断できる。
この判断の方法は一例であり、本特許における直線や円弧の、交差するか、接するか、交差も接することもないかの判断処理は、それぞれのＣＡＤに標準的に搭載されている判断処理機能で実現する。
【００２７】
ここで、鋭角なエッジ角部分の切断角度と切断安定度との関係、および部品の外郭線と交差するスクラップ切断線の安定して切断できる許容範囲の設定と判断の仕組みを、図１６及び図１７を用いて以下に示す。
図１６は、全ての部品を切断し終えた後で最後のスクラップ切断線を切断している動作途中の状態を示し、板材１００から既に部品ＡやＢやＣの部分が切り抜きされており、その後のスクラップ線の切断としてＤとＦの部分が、板材１００の上端部から下に向かって切断されており、続けてＧの部分からスクラップ線切断が継続される動作において、図１６の中の角度θＡは偶然９０度で切断されたため、切断線Ｅの切断動作が徐々に進むにおいて、先頭部分のＥの位置付近では矢印ａに示す様に広い範囲に向かって熱が伝わって拡散していくため、Ｅの部分が入熱過多になって溶けてしまうようなことはなく、安定して切断動作が行われるが、角度θＢが例えば７０度より小さな鋭角であると、切断線Ｇの切断動作が徐々に進むにつれてθＢの部分に蓄積される熱は矢印ｂに示す様にあまり広い範囲に広がらないため入熱過多になり、切断面がドロドロに溶けて切断線Ｇが完全に切り離されないまま加工動作が続いてしまい、結果的にスクラップ用として切り離しがされないことになる。
【００２８】
そこで、本実施の形態１の特徴としては、スクラップ切断線として部品が外郭辺と接する、もしくは交差することが無い線があればそれをスクラップ切断線とするが、その様な線が無い場合でも、前記の様にエッジ部分が溶けない範囲の鋭角角度内でスクラップ切断線を設定できることにある。
これにおいて、材質や板厚やエッジ部分の入る角度、さらにレーザ出力の強さや切断速度などにより、エッジ部分における熱の蓄積や拡散の度合いが異なり、エッジ部分が入熱過多で溶けるか溶けないか、つまり安定して切断できるかできないかのの結果が異なるため、本実施の形態に示す角度の判断基準は、例えば７０度の至１１０度の値だけに限定されず、６０度乃至１２０度や、７５度乃至１１５度の範囲などになるなど、適宜切り替えが必要となる。
【００２９】
従って、実施の形態１に示す処理の中における、１本の走査線をスクラップ線とするかしないかの判断処理としては、図１７に示す様に、エッジ入角角度判断基準記憶部Ｓ２６としてオペレータがあらかじめ設定して記憶させておく部分を設け、その設定値以下の小さい鋭角の角度である場合はステップＳ２１の処理としてスクラップ切断線とするかしないかの判断を行う。
図１７の流れを示すと、まずステップＳ２１で走査線が部品の外郭辺と接するかもしくは交差するか判断し、一度も接したり交差したりしない場合にはステップＳ２２に進んでその線をそのままスクラップ切断線とする。
一度でも接したり交差したりする場合にはステップＳ２３に進み、その位置で接するかどうかを判断する。
接する場合にはステップＳ２４に進みその線はもうスクラップ切断線とはしない。
接しない場合にはステップＳ２５に進み、交差する角度を判断し、指定角度より小さな鋭角であればステップＳ２７に進んでその線はもうスクラップ切断線とはしない。
指定角度以上の角度であれば、ステップＳ２８に進みさらに接する、もしくは交差する位置があるか判定し、もう、接したり交差する位置が無ければステップＳ２９に進んでその線をスクラップ切断線と決定する。まだ他に接したり交差する位置がある場合には、ステップＳ２３に戻って判断処理を繰り返す。
【００３０】
本実施の形態によれば、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶことができれば、それを切断線とし、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対して７０乃至１１０度で交差する直線が存在すれば、それを切断線とすることができので、スクラップ処理する際に複数個の部品を切り抜いた板材が、喩え、レーザ加工機、プラズマ切断機等で切断しても、板材が部分的に溶融塊となって落下したり、或いは複数個の部品を切り抜いて分離する前の板材に対して切断しても、先鋭な端部が形成されないから、スクラップとしての扱いが安全となり、また、かなりの鋭角での切断も無いため安定した切断動作となる。
【００３１】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。Ｐで示されている距離は、走査方向に垂直な走査のピッチ幅を示している。
前記実施の形態１では、板材の横方向および縦方向の両方もしくはいずれか片方向で、板幅の範囲全体に前記走査処理を行うため、配置されている部品が多いとか、配置されている部品の外郭辺形状が複雑などの際に、走査線と各部品の外郭辺とが接するか交差するかなどをチェックするコンピュータ処理において、時には多くの処理時間が必要となる場合がある。
そこで本実施の形態２では、実施の形態１に示す様なスクラップ切断線の自動設定処理において、走査のピッチ幅を指定し、板幅の範囲全体に走査処理を行う際にすき間無くコンピュータの処理可能な最小の細かさで走査するのではなくて、予め指定されたピッチ幅ずつの間隔だけで行うことにより、走査する本数を減らして全体の処理時間を短縮することができる。
なおこの場合、ピッチ幅の値はあらかじめオペレータが入力しておいたものを適用するとか、上記走査処理を行う際にそのたびにオペレータによる値の入力を促すとか、コンピュータやソフトウェアの性能などを判断してコンピュータ内部にその値を最初から保有しているものを適用してもよい。
ピッチ間隔ずつの平行線として、スクラップ切断線を設定する走査処理については、一般的なＣＡＤとして搭載されている機能を用いる。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
この図では横方向の分割数Ｗを４にしてつまり４等分に、縦方向の分割数Ｈを３にしてつまり３等分に板材を分割する場合を示し、３箇所の均等分割位置Ｗ４１、Ｗ４２、Ｗ４３と、２箇所の均等分割位置Ｈ３１、Ｈ３２それぞれを中央として、分割領域Ｗｍと分割領域Ｈｎの範囲が、後に示す様に設定されており、この範囲内でスクラップ処理の切断線を前記実施の形態１に示すのと同等の走査処理を行うことにより設定する。
この方法によれば、実施の形態１に示す場合に比べて走査する範囲が板幅の範囲全体ではなく限定されるため処理時間が短縮され、しかもオペレータが必要とする等分割位置での走査に限定されるため必要の無い位置でのスクラップ線が表示されず見やすくなり、実際のスクラップ線を選択する際の作業性が向上するという効果がある。
これにおいて、板材の横方向や縦方向の長さから指定された分割数で分割する際の均等分割位置を求めるコンピュータ内部処理においても、一般的なＣＡＤに搭載されている機能を適用する。
また、板材１００の横方向の幅を均等分割する処理において、必ずしも板材の横幅全体からその位置を求めなくても、例えば加工機上で板材１００の位置を固定するためのクランプ装置により、板材１００上に部品を配置するエリア面積が狭められるなどの場合、部品を配置できる範囲内の幅の距離において、均等分割する処理を行ってもよい。
なおここで、分割領域の範囲の値としては、あらかじめオペレータが入力しておいたものを適用するとか、上記走査処理を行う際にそのたびにオペレータによる値の入力を促すとか、コンピュータやソフトウェアの性能などを判断してコンピュータ内部にその値を最初から保有しているものを適用してもよい。
【００３３】
なお、分割数入力部からの板材の横方向の幅Ｗ(Ｗ≧１の整数)、縦方向の幅Ｈ(Ｈ≧１の整数)は、１、２、３、・・とすることができる。
横方向の幅Ｗまたは縦方向の幅Ｈが「１」であることは、当該横方向または縦方向の分割を行わないことを意味する。
このＷ、Ｈ分割数を入力する分割数入力部は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置におけるキー入力等の数値入力ができる手段であればよい。
また、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを決定する分割領域決定部とは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置におけるキー入力等の数値入力ができる手段で入力されたデータが、演算回路によって設定される回路を意味し、即ち、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎのうちで切断線を見出すものである。
前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎは、ｍ，ｎ＝０で走査することなく、Ｗ分割点とＨ分割点を切断線とするものである。最大値は、ｍ＝Ｘ／Ｗ，ｎ＝Ｙ／Ｈとなる。
【００３４】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
図５に示す実施の形態３に示すスクラップ切断線の設定処理に対して、実施の形態２で説明した内容と同様にピッチ幅入力部を具備して、図６のＰｗやＰｈで示されている様に、コンピュータ上の処理において走査方向に垂直な方向でピッチ幅毎の位置に限定して走査処理を行うようにすることにより、実施の形態３に示す方法よりもさらに処理時間を短縮する効果を得られる。
【００３５】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理において、切断線の候補ではなく、切断線の候補としては除外されるものの例を示してある。
スクラップ切断線を設定する際、既に切断されている図形データの外郭辺の近傍や、ピアス線の線上や近傍や、ミクロジョイントの上や近傍を通過すると、切断不良が発生するとか場合によっては切り離れた形状にレーザ加工ヘッドが衝突するなどの可能性が高くなるので、それらの位置にはスクラップ切断線を設定しないように避ける必要がある。
そこで、退避距離入力部を具備しており、コンピュータ上の処理においてここに登録してある退避距離Ｅを基に判断することにより、図形の各要素から退避距離の範囲内に位置するスクラップ切断線を除外することができるので、例えば図７において、ジョイント幅Ｊｗで示してあるミクロジョイント付きの形状にて、ミクロジョイント付加位置から距離Ｅ１分も離れていない近傍の位置にスクラップ切断線Ｓ１が作画されているが、この様なスクラップ切断線は除外されるので設定されない。
同様に、ミクロジョイントから距離Ｅ２分も離れていない位置にスクラップ切断線Ｓ２が作画されているが、これも除外される。
当該図形のピアス線上から距離Ｅ３分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ３も除外される。
当該図形のピアス線上から距離Ｅ４分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ４も除外される。
ピアス線上に作画されているスクラップ切断線Ｓ５も除外される。
台形図形部品の外郭辺端点から距離Ｅ６分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ６も除外される。
同じ図形の外郭辺端点から距離Ｅ７分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ７も除外される。
【００３６】
つまりこれら退避距離Ｅを請求項５に示す退避距離入力部にコンピュータ上の記録としてあらかじめ設定しておくことにより、ミクロジョイントを構成する各要素から少なくとも退避距離Ｅ以上離れた位置にしか切断線を設定できないとか、ピアス線の線上や、図形データの外郭辺のうちほぼ垂直に交差する外郭辺以外の外郭線などからも、少なくとも退避距離Ｅ以上離れた位置にしか切断線を設定できないという条件を設けるようにする。
また、ほぼ垂直に交差する外郭線においても、切断線が交差した部分で外郭線が分割され、分割された外郭線の距離がＥ以下の長さになってしまう場合にも、候補として表示されないように制限を設けるようにすることができ、この結果、より切断安定性の高いスクラップ切断線だけを設定することができる。
【００３７】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
前記実施の形態３では、図５の均等等分割位置Ｗ４１Ｗ４２Ｗ４３を中心とした分割領域Ｗｍの中を走査してスクラップ切断線を設定するが、本実施の形態では、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として自動で決定するものである。
そのため、例えば図８に示す様な分割領域Ｗｍ１の中で４本の分割線候補が示されている場合において、そのうち３本は図形データの外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することが無いため残りの１本よりもこの３本の方が優先され、しかもこの３本の中では、各分割領域内の中央である各均等分割位置Ｗ２１に一番近いものが優先されて切断線として決定できる。
これは、分割領域Ｗｍの中央である座標に基づき、切断線候補の座標と比較することにより、実現することができる。
また、分割領域Ｗｍ２の中にある切断線はすべて外郭辺にほぼ垂直で交差するものばかりであるため、この中の各分割領域内の中央である各均等分割位置Ｗ２２に一番近いものが優先されて切断線として決定される。
この様な処理により、実施の形態３、４に示す場合に比べて、数多く表示されるスクラップ切断線の中からオペレータが必要とするものを選択設定する操作をより簡単にすることができる。
【００３８】
実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
図９（ａ）の様に部品が配置されている状態において、上述した実施の形態に示すそれぞれの形態でのスクラップ線設定機能によって設定する位置９３と９４がオペレータによる手動選択もしくは実施の形態６に示す様なコンピュータによる自動選択処理で決定されると、図９（ｂ）の様に当該位置を通るスクラップ線ＡとＢが配置済みのいずれかの部品の外郭辺に交差するか調べる。
この図の場合、どちらのスクラップ切断線も外郭辺と交差するため、たとえば左右の図形データをレーザ加工機などで切断後に、あらためてスクラップ切断線Ａ、Ｂを板材１００の上端点から外郭辺の位置まで切断を行う際、板材１００から切り離しされた左側図形が偶然板材１００に引っかかったまま残っている場合などにレーザ加工ヘッドが衝突してしまうおそれがある。
【００３９】
そこで、スクラップ切断線が交差する図形データにおいてのみ、図９（ｂ）の様に、交差する外郭辺の位置でミクロジョイントを自動で付加し、スクラップ切断線が設定される時に図９（ｃ）の様に板材１００の上端点からミクロジョイントピアス線で既に切断されている位置Ｄまでしか切断が行わないように設定され、前記の様な衝突などの危険性を回避する。
具体的には、交差する外郭辺に対して、図９（ｃ）に示す様にスクラップ線の上を始点として、あらかじめ設定してある長さＪｐで、当該外郭辺に垂直に交わるジョイントピアス線を持つミクロジョイントを、あらかじめ設定されているジョイント幅Ｊｗで付加する。
図９（ｂ）に示す点線は、レーザ光などを出さずに早送り移動する早送り線を示す。
つまりこの場合、実際の切断動作としては、図９（ｃ）の、２個のミクロジョイントが付いている２種類の部品形状を先に切断し、その後でスクラップ線のＡやＢが切断されることになる。
【００４０】
なお、スクラップ線上を始点として、直線や円弧の外郭辺上に指定した一定距離で垂直に交差する直線（ミクロジョイントピアス線）を求める処理の例としては、当該外郭辺からの距離が指定した一定距離の直線や円弧を想定し、それにスクラップ線が交わる位置を始点とする方法などを用いればよく、一般的なＣＡＤではその様な処理機能は内部的に搭載しているのでそれを用いる。
図９の場合、左側のスクラップ切断線が外郭辺に交差する部分において偶然垂直になっているため、ミクロジョイントピアス線とスクラップ切断線は一直線上に位置することになる。
一方、右側図形データにおいては、外郭辺Ｃがスクラップ切断線と垂直ではないため、スクラップ切断線上を始点として指定された長さＪｐ分の、交差する外郭線に垂直に交差するミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントが自動で設定される。
この場合、ＣＡＤ内部の処理としては、指定された長さＪｐ分だけ外郭線Ｃから離れた距離の線を求め、その線とスクラップ切断線との交点を求めれば、ミクロジョイントピアス線の始点とすることができ、この様な図形上における距離や交点から特定の線や点を求める処理も通常のＣＡＤとして搭載している機能を用いて実現できる。
【００４１】
実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。たとえば図６に示すような実施の形態４による処理では、分割領域Ｗｍの範囲内でピッチＰ間隔に限定された位置だけで走査を行い条件を満たす切断線の候補だけが表示され、その中からオペレータが設定したいと考える線を任意にマウスなどを使って選ぶという操作でスクラップ切断線を設定する。
これに対して図１０に示す本実施の形態の場合では、切断線の候補が表示されるのではなく、切断線を設定することができる範囲の情報を画面上に示し、オペレータがマウスなどを使ってその範囲内の自由な位置に切断線を設定することができる。
表示されている候補の中から任意に選ぶという操作では、表示されている候補と候補のちょうど中間あたりが設定可能な位置で設定したい位置であっても設定することができないが、この実施例であれば設定可能な範囲が表示されているだけなので、走査のピッチ幅の間隔などに制限されず、その範囲内で任意な位置に設定することができる。
【００４２】
実施の形態９．
次に、本実施の形態の具体的動作について、図を用いて説明する。
図１３は本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能を搭載する自動プログラミング装置構成を示すブロック図、図１４は本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の機能構成を示すブロック図を示す。
また、図１５は本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の制御を行うフローチャートである。
図１３の加工済板材のスクラップ処理機能を搭載する自動プログラミング装置は、図1に示す汎用あるいは専用のマイクロコンピュータにより構成され、一枚の板材１００より複数個の製品を切り抜き切断する板材切断加工のためのＮＣプログラムを自動作成するものである。
【００４３】
各種図形データ記憶部１１は、まず最初にオペレータがＣＡＤ機能を使って各製品の形状を定義した図形データを入力し、それを格納しておく記憶部であり、図１のマウス６及びキーボード５及びＣＰＵ１並びにメモリ２や補助記憶媒体７が該当する。
また、必要に応じて補助記憶媒体装置７にある既に定義済みの図形データを読み込むこともある。
複合図形配置データ作成部１２は、各製品の形状を定義した図形データを各種図形データ記憶部１１から読み出したり、入力したりし、複数個の製品が各々一枚の板材１００上で配置されるデータを作成する。
複合図形配置データ作成部１２は、図１のマウス６及びキーボード５及びＣＰＵ１並びにメモリ２、必要に応じて補助記憶媒体装置７、ディスプレイ４が該当する。
切断経路データ生成部１３は、複合図形配置データ作成部１２により作成された複合図形データを得て、複合図形配置データ作成部１２により定義された複合図形の中の各個別の図形データ各々の中の切断経路を設定する処理として、中の穴形状が先に、外郭辺が最後の順になる様に各図形データによる製品が一つずつ板材１００より切り離す切断経路を設定し、全体の切断経路を定義する切断経路データをレーザ加工機等の切断装置の工具経路データとして生成する。
これは、個別の図形データにおいて、例えば図１１（ａ）の右側に示す図形データを切断する経路を設定する場合の例を示すと、外郭線の中に穴形状が２個あるため、その２個の穴を先に切断してから最後に外郭辺を切断する順番で設定する。
この切断経路データ生成部１３は、図１のＣＰＵ１並びにメモリ２、必要に応じて補助記憶媒体装置７、ディスプレイ４が該当する。
そして、後に示す通り、スクラップ処理生成部１４で処理する事により、図３に例示されているような図形データを複合した複合図形配置データに対して、スクラップのために切断する切断線を設定する。
【００４４】
次に、スクラップ処理生成部１４について、図１４に示す加工済板材のスクラップ処理機能の機能構成で説明する。
まず、切断経路データ生成部１３で生成した複合図形配置データ及び板材１００の縦横の大きさの情報を得る。
そして、分割数入力部１４１で板材１００の横方向の幅ＸをＷ(Ｗ≧１の整数)に分割、縦方向の幅ＹをＨ(Ｈ≧１の整数)に分割するＷ、Ｈ分割数の両方もしくはいずれか片方をオペレータが入力する。
Ｗ、Ｈ分割を直線で行うと見做し、Ｗ、Ｈ分割を均等に分割することを前提に、分割領域決定部１４２で均等分割位置を中央とした概略的な分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎを決定する。
この分割領域Ｗｍと分割領域Ｈｎを決定する分割領域決定部１４２とは、オペレータがあらかじめ設定した横方向と縦方向の分割領域幅の値を基に設定するものであり、分割領域Ｗｍと分割領域Ｈｎの範囲内でスクラップ線を走査して設定するものである。
【００４５】
ピッチ幅入力部１４３では、分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎの範囲で板材１００の一端辺から対向する他端辺まで、繰返し所定のピッチで走査する走査方向に直角なピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)をオペレータがあらかじめ入力しておく。
このピッチ幅入力部１４３は、板材１００の横方向の幅Ｘ側と、縦方向の幅Ｙ側との相するピッチを同一のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)としてもよく、また二つの異なった横方向の幅Ｘ側をピッチ幅Ｐｗ、縦方向の幅Ｙ側をピッチ幅Ｐｈを設定してもよく、またこの横方向と縦方向の両方もしくはいずれか片方のみを設定してもよい。
そして、切断線決定手段１４４は、分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎをピッチ幅Ｐで走査して、複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、板材１００の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、Ｗｍ、Ｈｎ分割領域をピッチ幅Ｐで走査したとき、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対して７０乃至１１０度のほぼ垂直に近い範囲の角度で全てが交差する板材１００の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、それらを切断線とするものである。
【００４６】
また、前記切断線が存在しないときは、繰返し所定のピッチで走査する走査方向の角度を、板材１００に対して変化させる方法で対処する。
例えば、１度乃至３度程度の傾きθによって走査し、その傾きには該当する切断線が見出せないとき、傾きを増加させ（θ←θ＋１）走査する。
このとき、１０乃至２０度程度まで角度を変更しながら走査するのが望ましい。
【００４７】
次に、図１５を参照して上述の構成による加工済板材のスクラップ処理機能の制御を行うフローチャートについて説明する。
まず、ステップＳ１で各製品の形状を定義した図形データを取り込み、その図形データを手動または自動で切断する位置に配置し、図形データを複合した図２の様な複合図形データを作成する。
このステップＳ１は複合図形配置データ作成部１２として機能する。
次に、ステップＳ２で、定義された複合図形に対して各部品の切断経路を設定する。
ステップＳ２は切断経路データ生成部１３に相当する。
次に、ステップＳ３で全ての製品の切断経路の設定が完了したか否かを判別する。
まだ、全製品の切断経路の設定が完了していない場合には、ステップＳ２に戻り、全ての製品の切断経路の設定が完了するまでステップＳ２のルーチンを繰返し実行する。
なお、ステップＳ１乃至ステップＳ３は、各種図形データ記憶部１１、複合図形配置データ作成部１２、切断経路データ生成部１３を構成する。
これにより、複合図形配置データを得る。
【００４８】
次に、図１４の加工済板材のスクラップ処理機能のスクラップ処理生成部１４について説明する。
ステップＳ３で全ての製品の切断経路の設定が完了したと判別すると、ステップＳ４乃至ステップＳ１６からなるスクラップ処理生成部１４を実行する。
板材１００の横方向の幅ＸをＷに分割、縦方向の幅ＹをＨに分割するＷとＨをオペレータがあらかじめ登録しておき、ステップ４ではその値を取り込み設定し、さらにＷ、Ｈ分割を直線で行うと見做して、Ｗ、Ｈ分割を均等に分割することを前提に、ステップＳ５で均等分割位置を中央として概略的な分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎを設定する。
走査する処理に必要となるピッチ幅Ｐはオペレータがあらかじめ入力しておき、ステップＳ６で板材１００の一端辺から対向する他端辺まで繰返し走査する走査方向に直角なピッチ幅Ｐを設定する。
ステップＳ７で、走査する角度として垂直から傾ける角度を最初に０（ゼロ）度に設定して、ステップＳ４乃至ステップＳ６で設定された条件でスクラップ線を設定する走査をステップ８にて行う。
その走査の結果設定できるスクラップ切断線が検出されたとき、ステップＳ１６で等分割位置Ｗ、Ｈに一番近いスクラップ切断線から優先するという優先順位に従ってＷ個、Ｈ個の切断線を自動的に特定する。
また、ステップＳ９でスクラップ切断線が検出されないときは、ステップＳ１０で走査方向の角度を１度だけ変化させ、ステップＳ１１でその角度で走査を行い、検出されなければステップ１２で同じ角度でマイナス方向に変えてステップＳ１３で走査を行う。
それでもスクラップ線が検出されなければ、ステップＳ１４で角度１０まで変更したかをチェックし、１０度より小さい角度の場合はステップＳ１０まで戻り、変化させる角度をステップＳ１０で１度ずつ増やしながら、ステップＳ１０からステップＳ１４までのルーチンを繰り返し、スクラップ切断線が検出されないかチェックする。
なお、角度１０度でもスクラップ切断線が検出されない場合は、ステップＳ１５で、本発明による方法ではなく従来からある手動操作方法でスクラップ切断線を設定するか、もしくは当該図形におけるスクラップ切断処理を断念する。
なお、ステップＳ１６の優先順位は、複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、両端辺間を直線で結ぶ単一の切断線を選択し、更に、当該選択した切断線が複数存在するときには、前記両図形データのより中央に近い線を切断線として決定することを最優先とする。
第２に、Ｗ、Ｈ分割領域ｎ、ｍにおいて、複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対して７０乃至１１０度のほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する板材１００の両端辺間を直線で結ぶ単一の切断線を選択する。
【００４９】
実施の形態では、主に、レーザ加工機に使用する事例で説明したが、本発明を実施する場合には、ウォータジェット、プラズマ切断機等の複数個の製品を切り抜き切断加工した加工済板材のスクラップ処理する加工データつまりＮＣデータ生成用のＣＡＭ装置に使用できる。
また、加工済板材のスクラップ処理機能の自動プログラミング装置として説明したが、本発明を実施する場合には、専用のＣＡＤ上でも、市販のパソコンＯＳでも操作できるＣＡＤ上でも加工済板材のスクラップ処理のプログラムを生成したり、または、レーザ加工機、ウォータジェット、プラズマ切断機等によって切断加工したりすることができる。
即ち、専用機及び市販のパソコンＯＳで操作できるＣＡＤ／ＣＡＭ装置、自動プログラミング装置およびソフトウェアとして使用することができる。
【００５０】
そして、本発明を実施する場合には、上記実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能は、板材１００の横方向の分割数Ｗ(Ｗ≧１の整数)、縦方向の分割数Ｈ(Ｈ≧１の整数)の何れかを『１』、つまり分割しない設定にすることができる。
更に、走査方向に直角な走査のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)を、オペレータが自由に変更できたり、もしくはあらかじめコンピュータの処理能力を想定して例えば、特定の０．５ｍｍまたは１ｍｍピッチなどに固定しておくこともできる。
また、実施の形態１などに７０度至１１０度をほぼ垂直に近い角度と見倣すと示したが、６５度至１１５度にするなど、適宜パラメータを変更できる様にしてかまわない。
また、実施の形態５などにピアス線やミクロジョイントと交差する線は除外すると示したが、ピアス線やミクロジョイントに一定距離以内で近い線も除外するとか、図形データの外郭辺にスクラップ切断線が交差する部分で分断される外郭線の残り長さが一定距離以下になる場合も除外するなど、除外する場合の条件を適宜変更できる様にしてかまわない。
また、実施の形態５に示す退避量Ｅは、ピアス線、ミクロジョイント、外郭辺などの共通の退避量として示してあるが、ピアス線、ミクロジョイント、外郭辺などの各項目毎に、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３などと区別して、異なる値を設定できるようにすることもできる。
【００５１】
また、図９などに示す本発明の実施の形態において、スクラップ切断線は板材１００の端部から端部まで切断する様に示してあるが、レーザ加工ヘッドが板材との隙間ギャップを倣いながら移動する動作において、端部座標位置がわずかにずれるなどした場合にヘッドが板材端部に衝突してしまう可能性もあるため、その場合は板材端部から指定した距離だけ板材の内側の位置にて倣い制御を一時的に停止させ、板材端部から指定した距離だけ板材の外側に出てからレーザ光を出して板材の内側に向かって切断を開始し、板材端部から指定した距離だけ内側まで切断が進んだところで倣い制御を再開させるなどの動作をすることも可能である。
板材端部まで切断する場合においても、板材端部から指定した距離だけ板材の内側の位置で倣い制御を一時的に停止させたまま板材端部から指定した距離だけ外側まで切断動作を続けて切断動作を停止させるなどの動作をすることも可能である。
【００５２】
また、スクラップ線切断時に、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフする機能と、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンする機能とを備えることにより、設定された切断線を基に切断動作するにおいて、例えばレーザ加工機などでは板材と加工ヘッドとのすき間間隔を一定に保つ必要があるため高さセンサで高さ調整しながら移動する際、板材端部から外に出た時点で加工ヘッドが板材の高さより下に落ち込んでしまい衝突するなどの事態を避けなければならないが、加工済板材のスクラップ処理機能では、板材端部でセンサをオフさせて板材の外までレーザ光を出しながら切り離し動作をする加工プログラムを手動もしくは自動で作成することができる。
逆に、板材の端部から切り離し用に加工動作を開始する場合にも、一旦、板材端部でセンサをオフしてからレーザ光を出さないまま板材の外まで移動し、レーザ光を出したまま板材の内側に入って切り離し動作を行い、内側に入った時点でセンサをオンさせて加工動作を継続できる加工プログラムを手動もしくは自動で作成することができる。
【００５３】
【発明の効果】
第１の発明のスクラップ処理装置は、図形データの外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく板材の端辺から反対側の端辺まで直線で結ぶ線、もしくは外郭辺に所定の角度内で交差する線を検出することにより、安定して切断できるスクラップ切断線を設けることができる。
【００５４】
また、第２の発明のスクラップ処理装置は、板材を希望する大きさに分割する位置にて、安定して切断できるスクラップ切断線を設けることができる。
【００５５】
さらに、第３の発明のスクラップ処理装置は、走査する際、走査方向に垂直な走査のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)を入力するピッチ幅入力部を有するため、前記板材の横方向および縦方向の両方もしくはいずれか片方向の板幅全体を走査する処理において、指定ピッチ幅ずつの飛び飛びの位置でのみ走査を行うため、走査範囲が広くても、もしくはコンピュータの処理性能が低くても、比較的端時間で走査処理を終えることができる。
【００５６】
また、第４の発明のスクラップ処理装置は、ピアス線として切断済みの位置やミクロジョイントとして設定済みの位置など、安定して切断できない可能性の高い位置を通過するものを避けて、安定して切断できるスクラップ切断線を設けることができる。
【００５７】
また、第５の発明のスクラップ処理装置は、予め設定した内容に従って、自動的にスクラップ線が決定されるので、オペレータの作業が低減し、作業効率が向上する。
【００５８】
また、第６の発明のスクラップ処理装置は、複数の切断線の候補がある場合でも、より切断安定度の高い、しかもよりオペレータの意図した等分割位置に近い側の切断線がスクラップ線として自動的に設定される。
【００５９】
また、第７の発明のスクラップ処理装置は、走査する走査方向の角度を、所定の方向に正または負の所定の角度だけ変異させるため、厳密に長方形の形状に限定しなくてもほぼ長方形に近い形状でスクラップ形状に切り離しすることができる切断個所の存在を見出すこともでき、切断可能個所の発見が容易になる。
【００６０】
また、第８の発明のスクラップ処理装置は、切断線上を始点とする当該外郭辺に交わるミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントを付加し、当該外郭辺と前記切断線との間は前記ミクロジョイントピアス線にて切り離す様にするため、レーザ加工機などで切断線を切断中に、図形データの外郭辺位置までレーザ加工ヘッドが移動して、切り離し済みの部品に衝突するなどのおそれが低くなり、また、ミクロジョイントピアス線が外郭辺に垂直に交差するため鋭角切断による切断不良などの発生も低減される。
【００６１】
また、第９の発明のスクラップ処理装置は、ピッチ幅などで本数が制限された候補の中から切断線を選択するのではなく、切断線を設けることが可能な位置を範囲の情報として表示するため、オペレータがＣＡＤ画面を見ながらより直感的に意図した位置に切断線を設定することができる。
【００６２】
また、第１０の発明のスクラップ処理装置は、切断線決定手段において、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフすると共に、、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能で、レーザ加工機用のＣＡＤ／ＣＡＭ装置として使用されている事例の構成を示すブロック図である。
【図２】 ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＲＴに画面表示された製品図形の配置例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図４】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図５】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図６】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理において、切断線の候補ではなく、切断線の候補としては除外されるものの例を示した図である。
【図８】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図９】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図１０】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図１１】 従来における複合図形データの作成要領を示す説明図である。
【図１２】 従来の方法による、所定形状の製品を取り除いた後の板材に対し、マニュアル操作で切断線を入れた平面図である。
【図１３】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の自動プログラミング機能構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の機能構成を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の制御を行うフローチャートである。
【図１６】 全ての部品を切断し終えた後で最後のスクラップ切断線を切断している動作途中の状態を示した図である。
【図１７】 １本の走査線をスクラップ線とするかしないかの判断処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 各種図形データ記憶部、１２ 複合図形データ作成部、１３ 切断経路データ生成部、１４ スクラップ処理生成部、１４１ 分割数入力部、１４２ 分割領域決定部、１４３ ピッチ幅入力部、１４４ 切断線決定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機、ウォータジェット、プラズマ切断機等により複数個の製品を切り抜き切断加工した加工済板材のスクラップ処理に関するもので、特に、レーザ加工機、ウォータジェット、プラズマ切断機等の複数個の製品を切り抜き切断加工するＮＣプログラムデータを作成する自動プログラミング機能等に使用し、複数個の製品を切り抜き切断加工した加工済板材を複数に切断して加工済み板材のスクラップ処理できるような工具経路データを作成するレーザ加工機及びレーザ加工方法に関するものである。
【０００２】
なお、本発明は、市販のパソコンＯＳで操作できるＣＡＤ上で加工済板材のスクラップ処理、または、加工済板材のスクラップ処理およびスクラップ処理用の加工データつまりＮＣデータ生成に関し、専用機及び市販のパソコンＯＳで操作できるＣＡＤ／ＣＡＭ装置、自動プログラミング装置、およびソフトウェアとして使用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
レーザ加工機等のＮＣ切断装置を用いて、板材より所定形状の製品を切り抜き切断する切断加工における工具経路データは、ＮＣプログラムデータ（ＮＣデータ）として、通常、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置、自動プログラミング装置により自動作成される。
【０００４】
ここでレーザ加工機等のＮＣ切断装置を用いて、特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断する加工において、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して切断情報（工具経路データ）を作成する従来の手法について、図１１を用いて説明する。
【０００５】
図１１（ａ）〜（ｂ）は、従来における複合図形データの作成要領を示す説明図、図２は、従来における製品図形配置例を示す説明図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、切断する製品の形状を定義する図形データをＣＡＤ機能などで作成するか、あるいは予め登録しておき、それら図形データによって複数の製品形状を示す図形を、図１１（ｂ）に示されているように、ＣＲＴの画面に表示させ、マウスなどを使って手動操作あるいは自動で、時には画面上の図形表示を回転させながら適切な位置に移動配置する。
なお、図１１において実線で作図されている部分はレーザ光を出しながら切断する切断図形の穴や外周の切断線を示し、点線部分はレーザ光を出さずに加工ヘッドが移動するだけの早送り線を示す。
【０００６】
このようにして、図２に示す製品図形配置例がＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＲＴの画面表示され、また、レーザ加工機等のＮＣ切断装置を用いて、特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断する加工が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断加工した特定の板材は、その後、所定形状の製品を取り除いた後、重ね折りしてスクラップとしていた。
しかし、重ね折りでは嵩高くなりスクラップ収納容器の利用効率及び収集車両の収集効率が良くなく、しかも折り重ね作業は重労働で危険も伴った。
【０００８】
そこで、特定の板材から所定形状の製品を切り抜き切断加工した特定の板材は、その後、所定形状の製品を取り除いた後、繋がっている部分を加工機オペレータが特にＮＣデータを使わずに切断状況を目視しながらマニュアル操作で直接加工機を適切に操作して複数分割し、複数枚の板材としている。
もしくは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のオペレータ側によるマニュアル操作で、画面を見ながらマウスなどを使い適切と考えられる位置に切断線を１本１本作画設定して、それを切断線とするＮＣデータに変換する操作を行っている。
【０００９】
ここで、前記ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のオペレータ側のマニュアル操作による切断線設定の操作について説明する。
図１２は、所定形状の製品を取り除いた後の板材に対し、マニュアル操作でスクラップ切断線Ｃを入れた平面図である。
図１２に示すように、所定形状の製品を取り除いた後の板材１００に対して、レーザビーム等で直線状に切断線Ｃ１、切断線Ｃ２、切断線Ｃ３、切断線Ｃ４を形成している。
これらの切断線については、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のオペレータが、画面を見ながらマウスなどを使い適切と考えられる位置に１本１本作画設定したものである。この中で、切断線Ｃ１、切断線Ｃ２、切断線Ｃ３については、交差するすべての外郭辺に対して偶然垂直に交差しているためほぼ問題無いが、切断線Ｃ４においては、レーザビームの進行方向と製品を取り除いた板材１００の図形データの外郭辺とが、切断線Ｃ４１及び切断線Ｃ４２で約２０度程度というかなりの鋭角で交差するため、例えば特開昭６３−１１６２１３号公報などにも示されている様に鋭角エッジの切断が難しいレーザ加工では、切断線Ｃ４と板材１００の図形データの外郭辺の交差点にて板材１００の一部が溶融し、その溶融物が落下したり、他の金属に接着したりするため、正常に切断できなくなる可能性が高くなり、格別注意を払わないと他の製品または機械を毀損するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、所定形状の製品を取り除いた後の板材が他の製品または機械を毀損することなく所定の枚数の板材に分割できる加工済板材のスクラップ処理機能の提供を課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ加工機は、各製品の形状を定義した図形データを入力し、複数個の製品の図形データが一枚の板材上に形成され、当該製品の前記図形データの穴や外郭辺を切断することにより、前記板材から複数個の製品を切り抜くＮＣデータを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、板材の横方向および縦方向の両方向もしくはいずれか片方向の板幅の範囲全体に、板材の一端辺から対向する他端辺まで直線で走査する走査手段と、走査の結果、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする切断線決定手段と、を具備したものである。
【００１２】
また、板材の横方向の幅をＷ(Ｗ≧１の整数)に分割、縦方向の幅をＨ(Ｈ≧１の整数)に分割するＷ、Ｈ分割数の両方もしくはいずれか片方を入力する分割数入力部と、前記Ｗ、Ｈ分割を直線で行うと見做し、前記Ｗ、Ｈ分割を均等に行うことを前提に、各均等分割位置をそれぞれの中央としてＷ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを決定する分割領域決定部と、を具備し、Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを前記板材の一端辺から対向する他端辺まで走査する際に、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを走査して、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎにおいて、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする切断線決定手段と、を具備したものである。
【００１３】
また、走査手段により走査する際、走査方向に垂直な走査のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)を入力するピッチ幅入力部を具備するものである。
【００１４】
また、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍の通過を避ける退避距離Ｅ（Ｅ≧０）を入力する退避距離入力部と、を備え、走査により両端辺間を直線で結ぶ線を設定する際、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺のピアス線やミクロジョイントと交差する線と、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍を通過する線は除外して、切断線を設定するものである。
【００１５】
また、切断線決定手段において、各均等分割位置それぞれの分割領域内に切断線が複数存在するときは、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記両端辺間を直線で結ぶ線を自動で選択し、更に、当該選択した線が複数存在するとき、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として自動で決定することを最優先とし、次いで、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎにおいて、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線を次の優先順で選択し、更に、当該選択した線が複数存在するとき、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として決定するものである。
【００１６】
また、切断線決定手段において前記切断線が複数存在するときは、マニュアル操作によって選択するものである。
【００１７】
また、切断線決定手段において前記切断線が存在しないときは、走査する走査方向の角度を、前記板材に対して変化させるものである。
【００１８】
また、切断線決定手段にて決定した切断線の中で、図形データの外郭辺と交わるものについては、前記切断線上を始点とする当該外郭辺に交わるミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントを付加し、当該外郭辺と前記切断線との間は前記ミクロジョイントピアス線にて切り離す様にするものである。
【００１９】
また、切断線決定手段における切断線の候補として表示される複数本を表示してマニュアル選択操作する処理において、実際の切断線の候補を表示するのではなく、マニュアル選択可能な範囲を情報として表示しその範囲内で選択できるものである。
【００２０】
また、切断線決定手段において、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフする機能と、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンする機能とを備えるものである。
【００２１】
また、７０度乃至１１０度で複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺と交わる線をほぼ垂直に近い範囲での交差とするものである。
【００２２】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、各製品の形状を定義した図形データを入力し、複数個の製品の図形データが一枚の板材上に形成され、当該製品の前記図形データの穴や外郭辺を切断することにより、前記板材から複数個の製品を切り抜くＮＣデータを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、板材の横方向および縦方向の両方向もしくはいずれか片方向の板幅の範囲全体に、板材の一端辺から対向する他端辺まで直線で走査する工程と、捜査の結果、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする工程と、を具備したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に添付図を参照して、この発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能で、レーザ加工機用のＣＡＤ／ＣＡＭ装置として使用されている事例の構成を示すブロック図である。
ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、入力された各種データをもとに製品の形状を定義した図形データを作成し、切断方向や切断条件を解析して切断情報等を生成するＣＰＵ１と、入力された各種データを記憶すると共に、一枚の板材上に形成する複数個の製品の図形データを描くことができ、かつ、加工済板材のスクラップ処理機能としての必要なソフトウエアが格納されるメモリ２と、切断情報や画面の表示内容などの印刷を行うプリンタ３と、定義済みの図形データや切断経路、切断条件、入力要求メッセージ等を画面に表示すると共に、一枚の板材上に形成する複数個の製品の図形データの全てを描くことができるＣＲＴ、液晶等のディスプレイ４と、形状データや切断条件などの各種データを入力する入力手段としてのキーボード５と、ディスプレイ４に表示される図形やメニューの選択を行うポインティングデバイスとしてのマウス６と、定義済みの図形データを記憶するための補助記憶媒体装置７と、作成した図形データによる図形などを用紙上に出力するプロッタ８とを有し、これらはすべてバス９により接続されている。
また、バス９には、ケーブル等を介して本実施の形態で使用するレーザ加工機等の切断装置が接続される場合もある。
【００２４】
図２は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＲＴに画面表示された製品図形の配置例を示す。
図３は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ切断線作成の様子を示す。
図３の中で、描かれている矢印はスクラップ切断線とその進行方向を示し、範囲Ｘと範囲Ｙは板材のＸ方向Ｙ方向それぞれの板幅を示すとともにスクラップ切断線の設定範囲も示している。
この図では、縦方向横方向それぞれで、各図形の外郭線に接するもしくは交差することなく板材の両端点間を直線で結ぶ線や、各図形の外郭辺にほぼ９０度に近い角度で交差する線が示されている。
【００２５】
この板材において上端辺から下端辺方向に垂直の直線状に線を引く要領で、部品の外周変と交差するのかしないのか、交差する場合はその交差する位置のＸＹ座標値も認識しながら、後に示す様なコンピュータのＣＡＤ機能上の処理として走査し、しかもその垂直方向の走査処理を板幅の横方向全体に繰り返すことにより、部品の外郭辺と全く接するもしくは交差することがない線があればそれをスクラップ切断線とし、また、部品の外郭辺と交差する走査線であってもその交差する角度が７０乃至１１０度の範囲のものがあれば、図３に矢印で示す様なスクラップ切断線とする。
以上の様な処理により示されたスクラップ切断線は、いずれの部品の切断線にも接したり鋭角な角度で交差したりしなく、レーザ切断などにおいて安定した加工を行うことができ、つまり、この実施の形態によればその様なスクラップ切断線がＣＡＤ／ＣＡＭ装置の画面上で自動設定される。
そして、オペレータは、画面上に表示されたスクラップ線候補の中から、任意のスクラップ線をマウスなどにより選択することにより、切断加工されるスクラップ線が決定される。
【００２６】
なお、コンピュータ上で動作するＣＡＤ機能では、一般に、実際に線を作画するほかに、画面上に描画をしなくても直線と図形が交差したり接したりする位置を求めるとか、交差する際の角度を求める機能も標準的に搭載されている。
例えば処理の例として、部品の外郭辺が直線の線分の場合、線分の両端点はＣＡＤ画面上の情報として保有しているため、その角度は容易に得られ、例えばスクラップ切断線を走査する方向が垂直の場合での交差角度が判断でき、両端点間を通過する走査線は除外すべきかなどがコンピュータ処理上自動で判断できる。
この判断の方法は一例であり、本特許における直線や円弧の、交差するか、接するか、交差も接することもないかの判断処理は、それぞれのＣＡＤに標準的に搭載されている判断処理機能で実現する。
【００２７】
ここで、鋭角なエッジ角部分の切断角度と切断安定度との関係、および部品の外郭線と交差するスクラップ切断線の安定して切断できる許容範囲の設定と判断の仕組みを、図１６及び図１７を用いて以下に示す。
図１６は、全ての部品を切断し終えた後で最後のスクラップ切断線を切断している動作途中の状態を示し、板材１００から既に部品ＡやＢやＣの部分が切り抜きされており、その後のスクラップ線の切断としてＤとＦの部分が、板材１００の上端部から下に向かって切断されており、続けてＧの部分からスクラップ線切断が継続される動作において、図１６の中の角度θＡは偶然９０度で切断されたため、切断線Ｅの切断動作が徐々に進むにおいて、先頭部分のＥの位置付近では矢印ａに示す様に広い範囲に向かって熱が伝わって拡散していくため、Ｅの部分が入熱過多になって溶けてしまうようなことはなく、安定して切断動作が行われるが、角度θＢが例えば７０度より小さな鋭角であると、切断線Ｇの切断動作が徐々に進むにつれてθＢの部分に蓄積される熱は矢印ｂに示す様にあまり広い範囲に広がらないため入熱過多になり、切断面がドロドロに溶けて切断線Ｇが完全に切り離されないまま加工動作が続いてしまい、結果的にスクラップ用として切り離しがされないことになる。
【００２８】
そこで、本実施の形態１の特徴としては、スクラップ切断線として部品が外郭辺と接する、もしくは交差することが無い線があればそれをスクラップ切断線とするが、その様な線が無い場合でも、前記の様にエッジ部分が溶けない範囲の鋭角角度内でスクラップ切断線を設定できることにある。
これにおいて、材質や板厚やエッジ部分の入る角度、さらにレーザ出力の強さや切断速度などにより、エッジ部分における熱の蓄積や拡散の度合いが異なり、エッジ部分が入熱過多で溶けるか溶けないか、つまり安定して切断できるかできないかのの結果が異なるため、本実施の形態に示す角度の判断基準は、例えば７０度の至１１０度の値だけに限定されず、６０度乃至１２０度や、７５度乃至１１５度の範囲などになるなど、適宜切り替えが必要となる。
【００２９】
従って、実施の形態１に示す処理の中における、１本の走査線をスクラップ線とするかしないかの判断処理としては、図１７に示す様に、エッジ入角角度判断基準記憶部Ｓ２６としてオペレータがあらかじめ設定して記憶させておく部分を設け、その設定値以下の小さい鋭角の角度である場合はステップＳ２１の処理としてスクラップ切断線とするかしないかの判断を行う。
図１７の流れを示すと、まずステップＳ２１で走査線が部品の外郭辺と接するかもしくは交差するか判断し、一度も接したり交差したりしない場合にはステップＳ２２に進んでその線をそのままスクラップ切断線とする。
一度でも接したり交差したりする場合にはステップＳ２３に進み、その位置で接するかどうかを判断する。
接する場合にはステップＳ２４に進みその線はもうスクラップ切断線とはしない。
接しない場合にはステップＳ２５に進み、交差する角度を判断し、指定角度より小さな鋭角であればステップＳ２７に進んでその線はもうスクラップ切断線とはしない。
指定角度以上の角度であれば、ステップＳ２８に進みさらに接する、もしくは交差する位置があるか判定し、もう、接したり交差する位置が無ければステップＳ２９に進んでその線をスクラップ切断線と決定する。まだ他に接したり交差する位置がある場合には、ステップＳ２３に戻って判断処理を繰り返す。
【００３０】
本実施の形態によれば、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶことができれば、それを切断線とし、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対して７０乃至１１０度で交差する直線が存在すれば、それを切断線とすることができので、スクラップ処理する際に複数個の部品を切り抜いた板材が、喩え、レーザ加工機、プラズマ切断機等で切断しても、板材が部分的に溶融塊となって落下したり、或いは複数個の部品を切り抜いて分離する前の板材に対して切断しても、先鋭な端部が形成されないから、スクラップとしての扱いが安全となり、また、かなりの鋭角での切断も無いため安定した切断動作となる。
【００３１】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。Ｐで示されている距離は、走査方向に垂直な走査のピッチ幅を示している。
前記実施の形態１では、板材の横方向および縦方向の両方もしくはいずれか片方向で、板幅の範囲全体に前記走査処理を行うため、配置されている部品が多いとか、配置されている部品の外郭辺形状が複雑などの際に、走査線と各部品の外郭辺とが接するか交差するかなどをチェックするコンピュータ処理において、時には多くの処理時間が必要となる場合がある。
そこで本実施の形態２では、実施の形態１に示す様なスクラップ切断線の自動設定処理において、走査のピッチ幅を指定し、板幅の範囲全体に走査処理を行う際にすき間無くコンピュータの処理可能な最小の細かさで走査するのではなくて、予め指定されたピッチ幅ずつの間隔だけで行うことにより、走査する本数を減らして全体の処理時間を短縮することができる。
なおこの場合、ピッチ幅の値はあらかじめオペレータが入力しておいたものを適用するとか、上記走査処理を行う際にそのたびにオペレータによる値の入力を促すとか、コンピュータやソフトウェアの性能などを判断してコンピュータ内部にその値を最初から保有しているものを適用してもよい。
ピッチ間隔ずつの平行線として、スクラップ切断線を設定する走査処理については、一般的なＣＡＤとして搭載されている機能を用いる。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
この図では横方向の分割数Ｗを４にしてつまり４等分に、縦方向の分割数Ｈを３にしてつまり３等分に板材を分割する場合を示し、３箇所の均等分割位置Ｗ４１、Ｗ４２、Ｗ４３と、２箇所の均等分割位置Ｈ３１、Ｈ３２それぞれを中央として、分割領域Ｗｍと分割領域Ｈｎの範囲が、後に示す様に設定されており、この範囲内でスクラップ処理の切断線を前記実施の形態１に示すのと同等の走査処理を行うことにより設定する。
この方法によれば、実施の形態１に示す場合に比べて走査する範囲が板幅の範囲全体ではなく限定されるため処理時間が短縮され、しかもオペレータが必要とする等分割位置での走査に限定されるため必要の無い位置でのスクラップ線が表示されず見やすくなり、実際のスクラップ線を選択する際の作業性が向上するという効果がある。
これにおいて、板材の横方向や縦方向の長さから指定された分割数で分割する際の均等分割位置を求めるコンピュータ内部処理においても、一般的なＣＡＤに搭載されている機能を適用する。
また、板材１００の横方向の幅を均等分割する処理において、必ずしも板材の横幅全体からその位置を求めなくても、例えば加工機上で板材１００の位置を固定するためのクランプ装置により、板材１００上に部品を配置するエリア面積が狭められるなどの場合、部品を配置できる範囲内の幅の距離において、均等分割する処理を行ってもよい。
なおここで、分割領域の範囲の値としては、あらかじめオペレータが入力しておいたものを適用するとか、上記走査処理を行う際にそのたびにオペレータによる値の入力を促すとか、コンピュータやソフトウェアの性能などを判断してコンピュータ内部にその値を最初から保有しているものを適用してもよい。
【００３３】
なお、分割数入力部からの板材の横方向の幅Ｗ(Ｗ≧１の整数)、縦方向の幅Ｈ(Ｈ≧１の整数)は、１、２、３、・・とすることができる。
横方向の幅Ｗまたは縦方向の幅Ｈが「１」であることは、当該横方向または縦方向の分割を行わないことを意味する。
このＷ、Ｈ分割数を入力する分割数入力部は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置におけるキー入力等の数値入力ができる手段であればよい。
また、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを決定する分割領域決定部とは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置におけるキー入力等の数値入力ができる手段で入力されたデータが、演算回路によって設定される回路を意味し、即ち、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎのうちで切断線を見出すものである。
前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎは、ｍ，ｎ＝０で走査することなく、Ｗ分割点とＨ分割点を切断線とするものである。最大値は、ｍ＝Ｘ／Ｗ，ｎ＝Ｙ／Ｈとなる。
【００３４】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
図５に示す実施の形態３に示すスクラップ切断線の設定処理に対して、実施の形態２で説明した内容と同様にピッチ幅入力部を具備して、図６のＰｗやＰｈで示されている様に、コンピュータ上の処理において走査方向に垂直な方向でピッチ幅毎の位置に限定して走査処理を行うようにすることにより、実施の形態３に示す方法よりもさらに処理時間を短縮する効果を得られる。
【００３５】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理において、切断線の候補ではなく、切断線の候補としては除外されるものの例を示してある。
スクラップ切断線を設定する際、既に切断されている図形データの外郭辺の近傍や、ピアス線の線上や近傍や、ミクロジョイントの上や近傍を通過すると、切断不良が発生するとか場合によっては切り離れた形状にレーザ加工ヘッドが衝突するなどの可能性が高くなるので、それらの位置にはスクラップ切断線を設定しないように避ける必要がある。
そこで、退避距離入力部を具備しており、コンピュータ上の処理においてここに登録してある退避距離Ｅを基に判断することにより、図形の各要素から退避距離の範囲内に位置するスクラップ切断線を除外することができるので、例えば図７において、ジョイント幅Ｊｗで示してあるミクロジョイント付きの形状にて、ミクロジョイント付加位置から距離Ｅ１分も離れていない近傍の位置にスクラップ切断線Ｓ１が作画されているが、この様なスクラップ切断線は除外されるので設定されない。
同様に、ミクロジョイントから距離Ｅ２分も離れていない位置にスクラップ切断線Ｓ２が作画されているが、これも除外される。
当該図形のピアス線上から距離Ｅ３分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ３も除外される。
当該図形のピアス線上から距離Ｅ４分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ４も除外される。
ピアス線上に作画されているスクラップ切断線Ｓ５も除外される。
台形図形部品の外郭辺端点から距離Ｅ６分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ６も除外される。
同じ図形の外郭辺端点から距離Ｅ７分も離れていない位置に作画されているスクラップ切断線Ｓ７も除外される。
【００３６】
つまりこれら退避距離Ｅを請求項５に示す退避距離入力部にコンピュータ上の記録としてあらかじめ設定しておくことにより、ミクロジョイントを構成する各要素から少なくとも退避距離Ｅ以上離れた位置にしか切断線を設定できないとか、ピアス線の線上や、図形データの外郭辺のうちほぼ垂直に交差する外郭辺以外の外郭線などからも、少なくとも退避距離Ｅ以上離れた位置にしか切断線を設定できないという条件を設けるようにする。
また、ほぼ垂直に交差する外郭線においても、切断線が交差した部分で外郭線が分割され、分割された外郭線の距離がＥ以下の長さになってしまう場合にも、候補として表示されないように制限を設けるようにすることができ、この結果、より切断安定性の高いスクラップ切断線だけを設定することができる。
【００３７】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
前記実施の形態３では、図５の均等等分割位置Ｗ４１Ｗ４２Ｗ４３を中心とした分割領域Ｗｍの中を走査してスクラップ切断線を設定するが、本実施の形態では、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として自動で決定するものである。
そのため、例えば図８に示す様な分割領域Ｗｍ１の中で４本の分割線候補が示されている場合において、そのうち３本は図形データの外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することが無いため残りの１本よりもこの３本の方が優先され、しかもこの３本の中では、各分割領域内の中央である各均等分割位置Ｗ２１に一番近いものが優先されて切断線として決定できる。
これは、分割領域Ｗｍの中央である座標に基づき、切断線候補の座標と比較することにより、実現することができる。
また、分割領域Ｗｍ２の中にある切断線はすべて外郭辺にほぼ垂直で交差するものばかりであるため、この中の各分割領域内の中央である各均等分割位置Ｗ２２に一番近いものが優先されて切断線として決定される。
この様な処理により、実施の形態３、４に示す場合に比べて、数多く表示されるスクラップ切断線の中からオペレータが必要とするものを選択設定する操作をより簡単にすることができる。
【００３８】
実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。
図９（ａ）の様に部品が配置されている状態において、上述した実施の形態に示すそれぞれの形態でのスクラップ線設定機能によって設定する位置９３と９４がオペレータによる手動選択もしくは実施の形態６に示す様なコンピュータによる自動選択処理で決定されると、図９（ｂ）の様に当該位置を通るスクラップ線ＡとＢが配置済みのいずれかの部品の外郭辺に交差するか調べる。
この図の場合、どちらのスクラップ切断線も外郭辺と交差するため、たとえば左右の図形データをレーザ加工機などで切断後に、あらためてスクラップ切断線Ａ、Ｂを板材１００の上端点から外郭辺の位置まで切断を行う際、板材１００から切り離しされた左側図形が偶然板材１００に引っかかったまま残っている場合などにレーザ加工ヘッドが衝突してしまうおそれがある。
【００３９】
そこで、スクラップ切断線が交差する図形データにおいてのみ、図９（ｂ）の様に、交差する外郭辺の位置でミクロジョイントを自動で付加し、スクラップ切断線が設定される時に図９（ｃ）の様に板材１００の上端点からミクロジョイントピアス線で既に切断されている位置Ｄまでしか切断が行わないように設定され、前記の様な衝突などの危険性を回避する。
具体的には、交差する外郭辺に対して、図９（ｃ）に示す様にスクラップ線の上を始点として、あらかじめ設定してある長さＪｐで、当該外郭辺に垂直に交わるジョイントピアス線を持つミクロジョイントを、あらかじめ設定されているジョイント幅Ｊｗで付加する。
図９（ｂ）に示す点線は、レーザ光などを出さずに早送り移動する早送り線を示す。
つまりこの場合、実際の切断動作としては、図９（ｃ）の、２個のミクロジョイントが付いている２種類の部品形状を先に切断し、その後でスクラップ線のＡやＢが切断されることになる。
【００４０】
なお、スクラップ線上を始点として、直線や円弧の外郭辺上に指定した一定距離で垂直に交差する直線（ミクロジョイントピアス線）を求める処理の例としては、当該外郭辺からの距離が指定した一定距離の直線や円弧を想定し、それにスクラップ線が交わる位置を始点とする方法などを用いればよく、一般的なＣＡＤではその様な処理機能は内部的に搭載しているのでそれを用いる。
図９の場合、左側のスクラップ切断線が外郭辺に交差する部分において偶然垂直になっているため、ミクロジョイントピアス線とスクラップ切断線は一直線上に位置することになる。
一方、右側図形データにおいては、外郭辺Ｃがスクラップ切断線と垂直ではないため、スクラップ切断線上を始点として指定された長さＪｐ分の、交差する外郭線に垂直に交差するミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントが自動で設定される。
この場合、ＣＡＤ内部の処理としては、指定された長さＪｐ分だけ外郭線Ｃから離れた距離の線を求め、その線とスクラップ切断線との交点を求めれば、ミクロジョイントピアス線の始点とすることができ、この様な図形上における距離や交点から特定の線や点を求める処理も通常のＣＡＤとして搭載している機能を用いて実現できる。
【００４１】
実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す。たとえば図６に示すような実施の形態４による処理では、分割領域Ｗｍの範囲内でピッチＰ間隔に限定された位置だけで走査を行い条件を満たす切断線の候補だけが表示され、その中からオペレータが設定したいと考える線を任意にマウスなどを使って選ぶという操作でスクラップ切断線を設定する。
これに対して図１０に示す本実施の形態の場合では、切断線の候補が表示されるのではなく、切断線を設定することができる範囲の情報を画面上に示し、オペレータがマウスなどを使ってその範囲内の自由な位置に切断線を設定することができる。
表示されている候補の中から任意に選ぶという操作では、表示されている候補と候補のちょうど中間あたりが設定可能な位置で設定したい位置であっても設定することができないが、この実施例であれば設定可能な範囲が表示されているだけなので、走査のピッチ幅の間隔などに制限されず、その範囲内で任意な位置に設定することができる。
【００４２】
実施の形態９．
次に、本実施の形態の具体的動作について、図を用いて説明する。
図１３は本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能を搭載する自動プログラミング装置構成を示すブロック図、図１４は本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の機能構成を示すブロック図を示す。
また、図１５は本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の制御を行うフローチャートである。
図１３の加工済板材のスクラップ処理機能を搭載する自動プログラミング装置は、図1に示す汎用あるいは専用のマイクロコンピュータにより構成され、一枚の板材１００より複数個の製品を切り抜き切断する板材切断加工のためのＮＣプログラムを自動作成するものである。
【００４３】
各種図形データ記憶部１１は、まず最初にオペレータがＣＡＤ機能を使って各製品の形状を定義した図形データを入力し、それを格納しておく記憶部であり、図１のマウス６及びキーボード５及びＣＰＵ１並びにメモリ２や補助記憶媒体７が該当する。
また、必要に応じて補助記憶媒体装置７にある既に定義済みの図形データを読み込むこともある。
複合図形配置データ作成部１２は、各製品の形状を定義した図形データを各種図形データ記憶部１１から読み出したり、入力したりし、複数個の製品が各々一枚の板材１００上で配置されるデータを作成する。
複合図形配置データ作成部１２は、図１のマウス６及びキーボード５及びＣＰＵ１並びにメモリ２、必要に応じて補助記憶媒体装置７、ディスプレイ４が該当する。
切断経路データ生成部１３は、複合図形配置データ作成部１２により作成された複合図形データを得て、複合図形配置データ作成部１２により定義された複合図形の中の各個別の図形データ各々の中の切断経路を設定する処理として、中の穴形状が先に、外郭辺が最後の順になる様に各図形データによる製品が一つずつ板材１００より切り離す切断経路を設定し、全体の切断経路を定義する切断経路データをレーザ加工機等の切断装置の工具経路データとして生成する。
これは、個別の図形データにおいて、例えば図１１（ａ）の右側に示す図形データを切断する経路を設定する場合の例を示すと、外郭線の中に穴形状が２個あるため、その２個の穴を先に切断してから最後に外郭辺を切断する順番で設定する。
この切断経路データ生成部１３は、図１のＣＰＵ１並びにメモリ２、必要に応じて補助記憶媒体装置７、ディスプレイ４が該当する。
そして、後に示す通り、スクラップ処理生成部１４で処理する事により、図３に例示されているような図形データを複合した複合図形配置データに対して、スクラップのために切断する切断線を設定する。
【００４４】
次に、スクラップ処理生成部１４について、図１４に示す加工済板材のスクラップ処理機能の機能構成で説明する。
まず、切断経路データ生成部１３で生成した複合図形配置データ及び板材１００の縦横の大きさの情報を得る。
そして、分割数入力部１４１で板材１００の横方向の幅ＸをＷ(Ｗ≧１の整数)に分割、縦方向の幅ＹをＨ(Ｈ≧１の整数)に分割するＷ、Ｈ分割数の両方もしくはいずれか片方をオペレータが入力する。
Ｗ、Ｈ分割を直線で行うと見做し、Ｗ、Ｈ分割を均等に分割することを前提に、分割領域決定部１４２で均等分割位置を中央とした概略的な分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎを決定する。
この分割領域Ｗｍと分割領域Ｈｎを決定する分割領域決定部１４２とは、オペレータがあらかじめ設定した横方向と縦方向の分割領域幅の値を基に設定するものであり、分割領域Ｗｍと分割領域Ｈｎの範囲内でスクラップ線を走査して設定するものである。
【００４５】
ピッチ幅入力部１４３では、分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎの範囲で板材１００の一端辺から対向する他端辺まで、繰返し所定のピッチで走査する走査方向に直角なピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)をオペレータがあらかじめ入力しておく。
このピッチ幅入力部１４３は、板材１００の横方向の幅Ｘ側と、縦方向の幅Ｙ側との相するピッチを同一のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)としてもよく、また二つの異なった横方向の幅Ｘ側をピッチ幅Ｐｗ、縦方向の幅Ｙ側をピッチ幅Ｐｈを設定してもよく、またこの横方向と縦方向の両方もしくはいずれか片方のみを設定してもよい。
そして、切断線決定手段１４４は、分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎをピッチ幅Ｐで走査して、複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、板材１００の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、Ｗｍ、Ｈｎ分割領域をピッチ幅Ｐで走査したとき、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対して７０乃至１１０度のほぼ垂直に近い範囲の角度で全てが交差する板材１００の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、それらを切断線とするものである。
【００４６】
また、前記切断線が存在しないときは、繰返し所定のピッチで走査する走査方向の角度を、板材１００に対して変化させる方法で対処する。
例えば、１度乃至３度程度の傾きθによって走査し、その傾きには該当する切断線が見出せないとき、傾きを増加させ（θ←θ＋１）走査する。
このとき、１０乃至２０度程度まで角度を変更しながら走査するのが望ましい。
【００４７】
次に、図１５を参照して上述の構成による加工済板材のスクラップ処理機能の制御を行うフローチャートについて説明する。
まず、ステップＳ１で各製品の形状を定義した図形データを取り込み、その図形データを手動または自動で切断する位置に配置し、図形データを複合した図２の様な複合図形データを作成する。
このステップＳ１は複合図形配置データ作成部１２として機能する。
次に、ステップＳ２で、定義された複合図形に対して各部品の切断経路を設定する。
ステップＳ２は切断経路データ生成部１３に相当する。
次に、ステップＳ３で全ての製品の切断経路の設定が完了したか否かを判別する。
まだ、全製品の切断経路の設定が完了していない場合には、ステップＳ２に戻り、全ての製品の切断経路の設定が完了するまでステップＳ２のルーチンを繰返し実行する。
なお、ステップＳ１乃至ステップＳ３は、各種図形データ記憶部１１、複合図形配置データ作成部１２、切断経路データ生成部１３を構成する。
これにより、複合図形配置データを得る。
【００４８】
次に、図１４の加工済板材のスクラップ処理機能のスクラップ処理生成部１４について説明する。
ステップＳ３で全ての製品の切断経路の設定が完了したと判別すると、ステップＳ４乃至ステップＳ１６からなるスクラップ処理生成部１４を実行する。
板材１００の横方向の幅ＸをＷに分割、縦方向の幅ＹをＨに分割するＷとＨをオペレータがあらかじめ登録しておき、ステップ４ではその値を取り込み設定し、さらにＷ、Ｈ分割を直線で行うと見做して、Ｗ、Ｈ分割を均等に分割することを前提に、ステップＳ５で均等分割位置を中央として概略的な分割領域Ｗｍ、分割領域Ｈｎを設定する。
走査する処理に必要となるピッチ幅Ｐはオペレータがあらかじめ入力しておき、ステップＳ６で板材１００の一端辺から対向する他端辺まで繰返し走査する走査方向に直角なピッチ幅Ｐを設定する。
ステップＳ７で、走査する角度として垂直から傾ける角度を最初に０（ゼロ）度に設定して、ステップＳ４乃至ステップＳ６で設定された条件でスクラップ線を設定する走査をステップ８にて行う。
その走査の結果設定できるスクラップ切断線が検出されたとき、ステップＳ１６で等分割位置Ｗ、Ｈに一番近いスクラップ切断線から優先するという優先順位に従ってＷ個、Ｈ個の切断線を自動的に特定する。
また、ステップＳ９でスクラップ切断線が検出されないときは、ステップＳ１０で走査方向の角度を１度だけ変化させ、ステップＳ１１でその角度で走査を行い、検出されなければステップ１２で同じ角度でマイナス方向に変えてステップＳ１３で走査を行う。
それでもスクラップ線が検出されなければ、ステップＳ１４で角度１０まで変更したかをチェックし、１０度より小さい角度の場合はステップＳ１０まで戻り、変化させる角度をステップＳ１０で１度ずつ増やしながら、ステップＳ１０からステップＳ１４までのルーチンを繰り返し、スクラップ切断線が検出されないかチェックする。
なお、角度１０度でもスクラップ切断線が検出されない場合は、ステップＳ１５で、本発明による方法ではなく従来からある手動操作方法でスクラップ切断線を設定するか、もしくは当該図形におけるスクラップ切断処理を断念する。
なお、ステップＳ１６の優先順位は、複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、両端辺間を直線で結ぶ単一の切断線を選択し、更に、当該選択した切断線が複数存在するときには、前記両図形データのより中央に近い線を切断線として決定することを最優先とする。
第２に、Ｗ、Ｈ分割領域ｎ、ｍにおいて、複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対して７０乃至１１０度のほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する板材１００の両端辺間を直線で結ぶ単一の切断線を選択する。
【００４９】
実施の形態では、主に、レーザ加工機に使用する事例で説明したが、本発明を実施する場合には、ウォータジェット、プラズマ切断機等の複数個の製品を切り抜き切断加工した加工済板材のスクラップ処理する加工データつまりＮＣデータ生成用のＣＡＭ装置に使用できる。
また、加工済板材のスクラップ処理機能の自動プログラミング装置として説明したが、本発明を実施する場合には、専用のＣＡＤ上でも、市販のパソコンＯＳでも操作できるＣＡＤ上でも加工済板材のスクラップ処理のプログラムを生成したり、または、レーザ加工機、ウォータジェット、プラズマ切断機等によって切断加工したりすることができる。
即ち、専用機及び市販のパソコンＯＳで操作できるＣＡＤ／ＣＡＭ装置、自動プログラミング装置およびソフトウェアとして使用することができる。
【００５０】
そして、本発明を実施する場合には、上記実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能は、板材１００の横方向の分割数Ｗ(Ｗ≧１の整数)、縦方向の分割数Ｈ(Ｈ≧１の整数)の何れかを『１』、つまり分割しない設定にすることができる。
更に、走査方向に直角な走査のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)を、オペレータが自由に変更できたり、もしくはあらかじめコンピュータの処理能力を想定して例えば、特定の０．５ｍｍまたは１ｍｍピッチなどに固定しておくこともできる。
また、実施の形態１などに７０度至１１０度をほぼ垂直に近い角度と見倣すと示したが、６５度至１１５度にするなど、適宜パラメータを変更できる様にしてかまわない。
また、実施の形態５などにピアス線やミクロジョイントと交差する線は除外すると示したが、ピアス線やミクロジョイントに一定距離以内で近い線も除外するとか、図形データの外郭辺にスクラップ切断線が交差する部分で分断される外郭線の残り長さが一定距離以下になる場合も除外するなど、除外する場合の条件を適宜変更できる様にしてかまわない。
また、実施の形態５に示す退避量Ｅは、ピアス線、ミクロジョイント、外郭辺などの共通の退避量として示してあるが、ピアス線、ミクロジョイント、外郭辺などの各項目毎に、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３などと区別して、異なる値を設定できるようにすることもできる。
【００５１】
また、図９などに示す本発明の実施の形態において、スクラップ切断線は板材１００の端部から端部まで切断する様に示してあるが、レーザ加工ヘッドが板材との隙間ギャップを倣いながら移動する動作において、端部座標位置がわずかにずれるなどした場合にヘッドが板材端部に衝突してしまう可能性もあるため、その場合は板材端部から指定した距離だけ板材の内側の位置にて倣い制御を一時的に停止させ、板材端部から指定した距離だけ板材の外側に出てからレーザ光を出して板材の内側に向かって切断を開始し、板材端部から指定した距離だけ内側まで切断が進んだところで倣い制御を再開させるなどの動作をすることも可能である。
板材端部まで切断する場合においても、板材端部から指定した距離だけ板材の内側の位置で倣い制御を一時的に停止させたまま板材端部から指定した距離だけ外側まで切断動作を続けて切断動作を停止させるなどの動作をすることも可能である。
【００５２】
また、スクラップ線切断時に、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフする機能と、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンする機能とを備えることにより、設定された切断線を基に切断動作するにおいて、例えばレーザ加工機などでは板材と加工ヘッドとのすき間間隔を一定に保つ必要があるため高さセンサで高さ調整しながら移動する際、板材端部から外に出た時点で加工ヘッドが板材の高さより下に落ち込んでしまい衝突するなどの事態を避けなければならないが、加工済板材のスクラップ処理機能では、板材端部でセンサをオフさせて板材の外までレーザ光を出しながら切り離し動作をする加工プログラムを手動もしくは自動で作成することができる。
逆に、板材の端部から切り離し用に加工動作を開始する場合にも、一旦、板材端部でセンサをオフしてからレーザ光を出さないまま板材の外まで移動し、レーザ光を出したまま板材の内側に入って切り離し動作を行い、内側に入った時点でセンサをオンさせて加工動作を継続できる加工プログラムを手動もしくは自動で作成することができる。
【００５３】
【発明の効果】
第１の発明のスクラップ処理装置は、図形データの外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく板材の端辺から反対側の端辺まで直線で結ぶ線、もしくは外郭辺に所定の角度内で交差する線を検出することにより、安定して切断できるスクラップ切断線を設けることができる。
【００５４】
また、第２の発明のスクラップ処理装置は、板材を希望する大きさに分割する位置にて、安定して切断できるスクラップ切断線を設けることができる。
【００５５】
さらに、第３の発明のスクラップ処理装置は、走査する際、走査方向に垂直な走査のピッチ幅Ｐ(Ｐ≧０)を入力するピッチ幅入力部を有するため、前記板材の横方向および縦方向の両方もしくはいずれか片方向の板幅全体を走査する処理において、指定ピッチ幅ずつの飛び飛びの位置でのみ走査を行うため、走査範囲が広くても、もしくはコンピュータの処理性能が低くても、比較的端時間で走査処理を終えることができる。
【００５６】
また、第４の発明のスクラップ処理装置は、ピアス線として切断済みの位置やミクロジョイントとして設定済みの位置など、安定して切断できない可能性の高い位置を通過するものを避けて、安定して切断できるスクラップ切断線を設けることができる。
【００５７】
また、第５の発明のスクラップ処理装置は、予め設定した内容に従って、自動的にスクラップ線が決定されるので、オペレータの作業が低減し、作業効率が向上する。
【００５８】
また、第６の発明のスクラップ処理装置は、複数の切断線の候補がある場合でも、より切断安定度の高い、しかもよりオペレータの意図した等分割位置に近い側の切断線がスクラップ線として自動的に設定される。
【００５９】
また、第７の発明のスクラップ処理装置は、走査する走査方向の角度を、所定の方向に正または負の所定の角度だけ変異させるため、厳密に長方形の形状に限定しなくてもほぼ長方形に近い形状でスクラップ形状に切り離しすることができる切断個所の存在を見出すこともでき、切断可能個所の発見が容易になる。
【００６０】
また、第８の発明のスクラップ処理装置は、切断線上を始点とする当該外郭辺に交わるミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントを付加し、当該外郭辺と前記切断線との間は前記ミクロジョイントピアス線にて切り離す様にするため、レーザ加工機などで切断線を切断中に、図形データの外郭辺位置までレーザ加工ヘッドが移動して、切り離し済みの部品に衝突するなどのおそれが低くなり、また、ミクロジョイントピアス線が外郭辺に垂直に交差するため鋭角切断による切断不良などの発生も低減される。
【００６１】
また、第９の発明のスクラップ処理装置は、ピッチ幅などで本数が制限された候補の中から切断線を選択するのではなく、切断線を設けることが可能な位置を範囲の情報として表示するため、オペレータがＣＡＤ画面を見ながらより直感的に意図した位置に切断線を設定することができる。
【００６２】
また、第１０の発明のスクラップ処理装置は、切断線決定手段において、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフすると共に、、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能で、レーザ加工機用のＣＡＤ／ＣＡＭ装置として使用されている事例の構成を示すブロック図である。
【図２】 ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のＣＲＴに画面表示された製品図形の配置例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図４】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図５】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図６】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態の加工済板材のスクラップ処理において、切断線の候補ではなく、切断線の候補としては除外されるものの例を示した図である。
【図８】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図９】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図１０】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理の様子を示す図である。
【図１１】 従来における複合図形データの作成要領を示す説明図である。
【図１２】 従来の方法による、所定形状の製品を取り除いた後の板材に対し、マニュアル操作で切断線を入れた平面図である。
【図１３】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の自動プログラミング機能構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の機能構成を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の一実施の形態の加工済板材のスクラップ処理機能の制御を行うフローチャートである。
【図１６】 全ての部品を切断し終えた後で最後のスクラップ切断線を切断している動作途中の状態を示した図である。
【図１７】 １本の走査線をスクラップ線とするかしないかの判断処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 各種図形データ記憶部、１２ 複合図形データ作成部、１３ 切断経路データ生成部、１４ スクラップ処理生成部、１４１ 分割数入力部、１４２ 分割領域決定部、１４３ ピッチ幅入力部、１４４ 切断線決定部。
Claims (10)
- 各製品の形状を定義した図形データを入力し、複数個の製品の図形データが一枚の板材上に形成され、当該製品の前記図形データの穴や外郭辺を切断することにより、前記板材から複数個の製品を切り抜くＮＣデータを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、
前記板材の横方向および縦方向の両方向もしくはいずれか片方向の板幅の範囲全体に、板材の一端辺から対向する他端辺まで直線で走査する走査手段と、
走査の結果、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする切断線決定手段と、
複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍の通過を避ける退避距離Ｅ（Ｅ≧０）を入力する退避距離入力部と、を備え、
走査により両端辺間を直線で結ぶ線を設定する際、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺のピアス線やミクロジョイントと交差する線と、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍を通過する線は除外して、切断線を設定することを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＭ装置。 - 前記板材の横方向の幅をＷ(Ｗ≧１の整数)に分割、縦方向の幅をＨ(Ｈ≧１の整数)に分割するＷ、Ｈ分割数の両方もしくはいずれか片方を入力する分割数入力部と、
前記Ｗ、Ｈ分割を直線で行うと見做し、前記Ｗ、Ｈ分割を均等に行うことを前提に、各均等分割位置をそれぞれの中央としてＷ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを決定する分割領域決定部と、を具備し、
前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを前記板材の一端辺から対向する他端辺まで走査する際に、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎを走査して、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎにおいて、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする切断線決定手段と、を具備することを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。 - 切断線決定手段において、各均等分割位置それぞれの分割領域内に切断線が複数存在するときは、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記両端辺間を直線で結ぶ線を自動で選択し、更に、当該選択した線が複数存在するとき、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として自動で決定することを最優先とし、次いで、前記Ｗ分割領域ｍとＨ分割領域ｎにおいて、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線を次の優先順で選択し、更に、当該選択した線が複数存在するとき、各分割領域の中央である各均等分割位置により近い線を切断線として決定することを特徴とする、請求項２に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- 前記切断線決定手段において前記切断線が複数存在するときは、マニュアル操作によって選択することを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- 切断線決定手段において前記切断線が存在しないときは、走査する走査方向の角度を、前記板材に対して変化させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- 切断線決定手段にて決定した切断線の中で、図形データの外郭辺と交わるものについては、前記切断線上を始点とする当該外郭辺に交わるミクロジョイントピアス線を持つミクロジョイントを付加し、当該外郭辺と前記切断線との間は前記ミクロジョイントピアス線にて切り離す様にすることを特徴とする、請求項１乃至５何れかに記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- 切断線決定手段における切断線の候補として表示される複数本を表示してマニュアル選択操作する処理において、実際の切断線の候補を表示するのではなく、マニュアル選択可能な範囲を情報として表示しその範囲内で選択できることを特徴とする、請求項１乃至６何れかに記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- 切断線決定手段において、板材端部で、板材から外に出る前に高さセンサをオフする機能と、板材の外から板材の内側に入った際に高さセンサをオンする機能とを備えることを特徴とする、請求項１乃至７何れかに記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- ７０度乃至１１０度で複数個の部品を切り抜く図形データの各外郭辺と交わる線をほぼ垂直に近い範囲での交差とすることを特徴とする請求項１乃至８に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
- 各製品の形状を定義した図形データを入力し、複数個の製品の図形データが一枚の板材上に形成され、当該製品の前記図形データの穴や外郭辺を切断することにより、前記板材から複数個の製品を切り抜くＮＣデータを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置を用いたスクラップ切断線設定方法において、
前記板材の横方向および縦方向の両方向もしくはいずれか片方向の板幅の範囲全体に、板材の一端辺から対向する他端辺まで直線で走査する工程と、
捜査の結果、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺のいずれにも接するもしくは交差することなく、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、または、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、その直線部分または曲線部分の接線に対してほぼ垂直に近い範囲の角度で交差する、前記板材の両端辺間を直線で結ぶ線が存在するとき、その何れかを切断線とする工程と、
複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍の通過を避ける退避距離Ｅ（Ｅ≧０）を入力する工程と、を備え、
走査により両端辺間を直線で結ぶ線を設定する際、複数個の部品を切り抜く前記図形データの各外郭辺と交わる位置において、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺のピアス線やミクロジョイントと交差する線と、複数個の部品を切り抜く前記図形データの外郭辺の端点やピアス線やミクロジョイントなどの近傍を通過する線は除外して、切断線を設定することを特徴としたスクラップ切断線設定方法。
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