JP5385401B2 - 開先の切断装置および切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｙ開先など２パス切断（２回切り）を要する開先を切断する装置および方法に関するものである。

建設機械などに用いられる溶接構造物の溶接開先には、突き当て面に、ルートフェイスが設けられたＹ開先を用いるのが一般的である。すなわち、切断された２部品を後工程で溶接結合する場合には、必要な設計強度を確保するために、両部品の切断面を図１（ａ）に示すようにＹ字型にする必要がある。これをＹ開先切断という。

特にプラズマ溶接機で、Ｙ開先切断などのルートフェイスが設けられた開先切断を行う場合には、ルートフェイスが無い全開先切断と異なり、図１（ｂ）に示すように、１パス目にＩカットによりルートフェイスを切り出すステップと、２パス目にＶカットにより開先面を切り出すステップの２パス切断（２回切り）が最低必要となる。

２パス切断では、Ｉカットによる１パス目の切断終了時点で切り幅の中で製品の微小な位置ずれが生じて母材から切り離される。これは、製品が母材から切り離されると、製品の下面の架台（定盤）の凹凸（切断破片の金属ドロスが堆積して出来る）と自重による落下とにより製品がＸ−Ｙ平面上で移動するからである。

こうして製品が微小な位置ずれを生じて母材から切り離されると、Ｖカットによる２パス目の切断をプログラム通りに正確に実施してもルートフェイスの誤差が大きくなり必要なルートフェイスの精度は得られない。この溶接時に突き当て面となるルートフェイスの誤差は、溶接構造物の溶接結合強度を低下させることから、１パス目の切断終了時点の位置ずれを極力小さくするか、１パス目の切断終了時点の位置ずれを補正して２パス目の切断を行う必要がある。

そこで、従来より、「１パス目の終了時点の位置ずれを極力小さくする」技術、あるいは「１パス目の切断終了時点の位置ずれを補正して２パス目の切断を行う」技術が知られている。

（従来技術１：１パス目の終了時点の位置ずれを極力小さくする技術）
図２は、長方形の部品（製品）を切断する場合の切断軌跡を上面よりＸ−Ｙ平面にて示した図である。図２において、
Ｓ１：パス１のピアス点（切断開始点）
Ｅ１：パス１の切断終了点
Ｓ２：パス２のピアス点（切断開始点）
Ｅ２：パス２の切断終了点
Ｓ３：製品切り離しのための切断のピアス点（切断開始点）
Ｅ３：製品切り離しのための切断終了点
である。

この切断例では、パス１の切断終了時点の位置ずれを回避するために、１パス目に、「Ｓ１→Ｅ１」の切断軌跡で切断を行い（パス１）、そのまま製品を母材から切り離さずに、２パス目の切断に移行し、「Ｓ２→Ｅ２」の切断軌跡で切断を行う（パス２）。そして、最後に製品を母材から切り離すために、「Ｓ３→Ｅ３」の切断軌跡で切断を行う（パス３）。なお、製品のコーナ部（端点）では、コーナ部の角度を保障するためにループ処理が行われる。

（従来技術２：１パス目の切断終了時点の位置ずれを補正して２パス目の切断を行う技術）
下記非特許文献１には、プラズマ切断加工機のプラズマトーチ上方にＣＣＤカメラを取り付け、１パス切断後に製品端点を２箇所、ＣＣＤカメラにて撮像し、撮像画面を２値化し、画像処理の手法により画像から端点を抽出し、位置ずれが起きていないときの端点位置と、位置ずれ後の実際の端点位置を比較することで製品の位置ずれ量を演算により求め、演算終了後、２パス目のプログラムを位置ずれ量に応じて修正して、２パス目の切断を修正したプログラムに従い実施するという発明が記載されている。

「コマツ技報」（KOMATSU TECHNICAL REPORT）,2006 VOL52 NO.158、２００７年２月２３日発行（「開先切断用ツイスター加工機の開発」第５２号第４４頁〜第４９頁）

上述した従来技術１によるときは、確かに、１パス目の終了時点の位置ずれを多少小さくすることができ、それによりルートフェイスの精度を多少高めることができる。

しかし、熱歪みなどによって多少の位置ずれは生じるという問題は依然として残る。

更に、１パス目、２パス目の切断では製品を母材から切り離さないという条件を伴うため、製品の形状が大きく制約されてしまう。すなわち、製品切り離しのための切断終了点に至る最後の辺ではＹ開先を形成することができない。また２パス目の切断を終えても最後に製品切り離しのための切断を行う必要があるため、ピアス回数が多くなり切断用トーチの寿命が短くなる。また一回の切断で製品切り離しを行うことができないため、切断用トーチの移動に時間がかかり生産性が低下するという問題が生ずる。さらに、Ｉカット後にＶカットを行い最後に製品切り離しために再度Ｉカットを行う必要があることから切断手順が複雑となり、ＣＡＤ操作も複雑化する。

上述した従来技術２によるときは、従来技術１で発生していた上述した問題点は殆ど解決されるものの、製品の形状が制約されるという問題は依然として残る。すなわち、従来技術２では、ＣＣＤカメラで２つの端点（コーナ部）を撮像する必要があるため、少なくとも２つの端点を有する製品を切断する場合にしか適用することができない。また、ＣＣＤカメラの撮像画面を２値化し、画像処理の手法により画像から端点を抽出するようにしているため、その抽出精度は、切断作業を行う工場の光学環境に大きく依存する。工場の光学環境によっては、撮像画像を２値化処理する際に画像中の端点像を背景像から判別することができず、端点を誤検出したり、検出が不可能になるおそれがある。このため位置ずれの補正が正確に行われなかったり、位置ずれ補正そのものが不可能になるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、１パス目の切断終了時点の位置ずれを補正して２パス目の切断を行うに際して、製品の形状が制約されることなく、しかも位置ずれの補正を正確かつ確実に行えるようにすることを解決課題とするものである。

第１発明は、制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データに従い、１パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材から少なくとも製品のコーナ部を挟む各辺を切断し、２パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材からルートフェイスが設けられた開先を有する製品を切断する開先の切断装置において、
１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、スリット光が、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれに少なくとも異なる２点で交差するように、スリット光を投光する投光手段と、
スリット光の像を含む画像を撮像する撮像手段と、
撮像画像中でスリット光の輝度が急変する点を捕らえることにより、スリット光が各辺に交差する光切断点のＸ、Ｙ座標位置を検出する検出手段と、
検出された光切断点のＸ、Ｙ座標位置に基づいて、１パス切断終了時点におけるコーナ部を挟む各辺を示す各直線を演算する直線演算手段と、
１パス切断終了時点における各辺を示す各直線同士が交差する点を、１パス切断終了時点におけるコーナ部のＸ、Ｙ座標位置として演算して、１パス切断終了時点におけるコーナ部位置と既知の１パス切断前におけるコーナ部位置とのコーナ部位置ずれを演算するとともに、
１パス切断終了時点における辺を示す直線の傾きと、既知の１パス切断前における辺を示す直線の傾きとの差分を、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角として演算する位置ずれ・回転角演算手段と、
コーナ部位置ずれとＸ−Ｙ座標軸の回転角とに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データを補正する補正手段と
が具えられ、補正した制御プログラムにしたがい２パス目の切断を実施すること
を特徴とする。

第２発明は、第１発明において、制御プログラム上の切断線を示すＺ座標位置データに従い、切断用トーチの高さを制御する開先の切断装置であって、
１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、母材の高さを測定する高さ測定手段と、
高さ測定手段で測定された母材の高さに基づいて、２パス目の制御プログラム上のＺ座標位置データを補正する補正手段と
が更に具えられたことを特徴とする。

第３発明は、第１発明において、
１パス目にＩカットによりルートフェイスを切り出し、２パス目にＶカットにより開先面を切り出して、Ｙ開先を有する製品を切断することを特徴とする。

第４発明は、第１発明において、
投光手段は、十字状の光を照射位置を変えて少なくとも２回投光し、少なくとも２回の投光で、十字を構成するスリット光を、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれの少なくとも異なる２点に交差させることを特徴とする。

第５発明は、
制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データに従い、１パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材から少なくとも製品のコーナ部を挟む各辺を切断し、２パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材からルートフェイスが設けられた開先を有する製品を切断する開先の切断方法において、
１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、スリット光が、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれに少なくとも異なる２点で交差するように、スリット光を投光するステップと、
スリット光の像を含む画像を撮像するステップと、
撮像画像中でスリット光の輝度が急変する点を捕らえることにより、スリット光が各辺に交差する光切断点のＸ、Ｙ座標位置を検出するステップと、
検出された光切断点のＸ、Ｙ座標位置に基づいて、１パス切断終了時点におけるコーナ部を挟む各辺を示す各直線を演算するステップと、
１パス切断終了時点における各辺を示す各直線同士が交差する点を、１パス切断終了時点におけるコーナ部のＸ、Ｙ座標位置として演算して、１パス切断終了時点におけるコーナ部位置と既知の１パス切断前におけるコーナ部位置とのコーナ部位置ずれを演算するとともに、
１パス切断終了時点における辺を示す直線の傾きと、既知の１パス切断前における辺を示す直線の傾きとの差分を、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角として演算するステップと、
コーナ部位置ずれとＸ−Ｙ座標軸の回転角とに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データを補正するステップと、
補正した制御プログラムにしたがい２パス目の切断を実施するステップと
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、つぎの効果が得られる。

ａ）製品の形状の制約が無くなる。

従来技術１にあっては、図２に示すように、製品を母材Ｒから切り離すことなくＶカットを行わなければならないという条件を伴うため、製品の形状が大きく制約されてしまうことになっていた。すなわち、切り離しのための最後の辺で、Ｖカットによる切断を行うことができず、Ｙ開先を形成することができないことになっていた。これに対して本発明によれば、図１４（ｂ）に示すように、切り離しのための最後の辺でもＶカットによる切断を行うことが可能となり、Ｙ開先を形成することができる。

また、従来技術２では、ＣＣＤカメラで２つの端点（コーナ部）を撮像する必要があり、少なくとも２つの端点を有する製品を切断する場合にしか適用することができない。これに対して本発明によれば、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、コーナ部を挟む各辺で光切断点を取得できればよい。ここで、製品がコーナ部を挟む各辺を有するという属性は、およそ製品の属性として普遍的なものである。よって、２つの端点（コーナ部）を有する製品に限られるという従来技術２の問題点が解決されることになる。

ｂ）ピアス回数を減らすことができ切断用トーチの寿命を延ばすことができる。

従来技術１にあっては、図２に示すように、１パス目、２パス目の切断を終えても最後に製品切り離しのための切断を行う必要があるため、ピアス回数が多くなり切断用トーチの寿命が短くなるという問題があった。これに対して本発明によれば、図１４（ａ）に示すように、製品切り離し（のみ）のための切断は不要となり、同じ形状の製品を切断するときのピアス回数を減らすことができ、切断用トーチの寿命を延ばすことができる。

ｃ）切断用トーチの移動の無駄時間を減らし、生産性が向上する。

従来技術１にあっては、一回の切断で製品切り離しを行うことができないため、切断用トーチの移動に時間がかかり生産性が低下するという問題が生じていた。これに対して本発明によれば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、一回の切断で製品切り離しを行うことができ、切断用トーチの移動時間が減り生産性が向上する。

ｄ）切断手順が簡易なものとなり、ＣＡＤ操作を容易に行うことができる。

従来技術１にあっては、Ｉカット後にＶカットを行い最後に製品切り離しために再度Ｉカットを行う必要があることから切断手順が複雑となり、ＣＡＤ操作も複雑化する。これに対して本発明によれば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｉカット後にＶカットを行うだけでよく最後に製品切り離しために再度Ｉカットを行う必要はないため切断手順が簡易なものとなり、ＣＡＤ操作を容易に行うことができる。

ｅ）工場環境の影響を受けずに精度の高い切断を行うことができる。

従来技術２にあっては、ＣＣＤカメラの撮像画面を２値化し、画像処理の手法により画像から端点を抽出するようにしているため、その抽出精度は、切断作業を行う工場の光学環境に大きく依存する。工場の光学環境によっては、特徴点の抽出精度が低くなり、位置ずれの補正が正確に行われなかったり、位置ずれ補正そのものが不可能になるおそれがある。これに対して本発明によれば、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、輝度が急変し、スリット光が不連続となる特徴点である、光切断法の原理を利用した光切断点を利用しており、背景画像と明確に識別することができる。このため特徴点の抽出精度が低いという従来技術２の問題点が解決されることになる。

以下、図面を参照して本発明に係る開先の切断装置および方法の実施の形態について説明する。

なお、本実施例では、Ｙ開先切断など、ルートフェイスが設けられた開先切断を想定する。この種のルートフェイスが設けられた開先切断では、図１（ｂ）で前述したように、１パス目にＩカットによりルートフェイスを切り出すステップと、２パス目にＶカットにより開先面を切り出すステップの２パス切断（２回切り）が最低必要となる。

また、本実施例では、コーナ部（端点）を有する製品を切断する場合を想定する。コーナ部を挟む各切断線に沿って形成される切断溝のことを、本明細書では、便宜上「辺」というものとする。

図３、図４は、実施例の切断装置の構成を示す。図３は、装置の全体構成の斜視図、図４は、切断用トーチの周囲部分を拡大して示す斜視図である。なお、切断装置は、たとえばプラズマ切断装置を想定して説明する。しかし、本発明は、プラズマ切断以外のガス切断、レーザ切断といった他の熱切断方法を利用した切断装置にも当然適用することができる。

図３に示すように、床面と平行な面をＸ−Ｙ平面、Ｘ−Ｙ平面に垂直な鉛直方向の軸をＺ軸として、Ｘ−Ｙ−Ｘの３次元座標軸が構成されるものとする。同図３に示すように、切断装置１は、大きくは、その上面がＸ−Ｙ平面と平行になるように配置され、被切断対象である母材Ｒ（たとえば定尺鋼板）が載置される定盤２と、定盤２を挟んで左右にＸ軸方向が長手方向となるように配置された左右のガイドレール３、３と、ガイドレール３、３に沿って移動自在に、定盤２上に架けわたされたキャリッジ４と、キャリッジ４の上面に長手方向であるＹ軸方向に沿って配置されたガイドレール５と、ガイドレール５に沿って移動自在に設けられた台車６と、台車６に対してＺ軸方向に昇降移動自在に設けられ、旋回Ｕ軸に沿って所定角度旋回自在に支持されたトーチ支持台７と、トーチ支持台７によって、旋回Ｖ軸に沿って所定角度旋回自在に支持された切断用トーチ８と、制御プログラム上に記述された切断線を示すＸ、Ｙ、Ｚ座標位置データに従ってＸ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖの５軸を駆動制御して切断用トーチ８の先端位置および姿勢角（切断位置および切断方向）を調整するとともに、切断用トーチ８の電極に印加される電圧、電流を制御することにより、切断用トーチ８の電極と母材Ｒとの間のアーク電圧、アーク電流を調整するコントローラ１０とからなる。なお、プラズマ切断装置１の切断用トーチ８に設けられたノズル８ａからプラズマ生成用のガスが噴出され、切断用トーチ８の電極と母材Ｒとの間でプラズマ化されたアークが発生する。本実施例では、制御プログラムは、ＮＣ機械座標で記述されているものとする。

図４は、トーチ支持台７の構成を更に詳しく示している。同図４に示すように、トーチ支持台７は、台車６のＹ−Ｚ平面と平行な面に対して昇降移動自在に連結されている昇降板９と、昇降板９に対して垂直な軸芯周りの旋回Ｕ軸に沿って所定角度旋回自在に昇降板９に支持された支持アーム２１と、切断用トーチ８の長手方向に対して垂直な軸芯周りの旋回Ｖ軸に沿って所定角度旋回自在に支持アーム２１に支持されたトーチホルダ２２とからなる。トーチホルダ２２には、切断用トーチ８が支持されている。

図５（ａ）は、台車６を側面から見た図で、母材Ｒのコーナ部のＸ−Ｙ座標位置ずれΔｘ、Δｙ、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θを計測するための投光手段２３と、撮像手段２４を示している。図５（ｂ）は、台車６を側面から見た図で、切断線のＺ座標位置ずれΔｚを計測するための高さ測定手段２５を示している。

図５（ａ）に示すように、台車６には、投光手段２３と、撮像手段２４が固定位置に設けられている。

投光手段２３は、スリット光を母材Ｒ上に向けて投光する。本実施例では、レーザ光源で生成されたレーザ光をシリンドリカルレンズを介して出射させ、所定幅、所定長さのスリット光（ライン光）を形成してスリット光を斜めに母材Ｒ上に照射するものとして投光手段２３が構成される。たとえば十字レーザ発振器からスリット光同士が互いに垂直に交差した十字形状のレーザ光Ｌが投光される。たとえば市販のレーザマーカ装置を利用して、十字状の印字マークを出射するように構成することができる。

撮像手段２４は、母材Ｒ上に照射された十字状レーザ光Ｌの像を含む画像を撮像する。本実施例では、撮像手段２４として、たとえばＣＣＤカメラが用いられる。撮像手段２４と母材Ｒとの距離は、Ｈに設定されている。

コントローラ１０には、１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、撮像手段２４で撮像された画像を示す信号が入力される。

コントローラ１０は、入力された撮像画像信号に基づいて、後述する演算処理を行い、母材Ｒのコーナ部のＸ−Ｙ座標位置ずれΔｘ、Δｙ、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θを求め、これらＸ−Ｙ座標位置ずれΔｘ、Δｙ、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データを補正する。

図５（ｂ）に示すように、台車６には、高さ測定手段２５が固定位置に設けられている。高さ測定手段２５は、基準高さＺ0から母材Ｒまでの距離ｄを計測することにより、母材Ｒの高さＺ（＝Ｚ0＋ｄ）を測定する。高さ測定手段２５には、例えば基準高さＺ0に設けられたレーザ測距器が用いられる。

コントローラ１０には、１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、高さ測定手段２５で測定された母財Ｒの高さＺを示す信号が入力される。

コントローラ１０は、入力された高さＺを示す信号に基づいて、切断線のＺ座標位置ずれΔｚを求め、このＺ座標位置ずれΔｚに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＺ座標位置データを補正する。

以下の説明では、母材Ｒから切断され有用な材料部分を「製品」といい、母材Ｒから切断された他方の不要な材料部分を「スクラップ」と称するものとする。

図６は、コントローラ１０の機能ブロック図であり、本発明に係る部分を示している。

すなわち、コントローラ１０は、検出手段１１と、直線演算手段１２と、位置ずれ・回転角演算手段１３と、補正手段１４とを含んで構成される。

検出手段１１では、撮像画像中でスリット光の輝度が急変する点を捕らえることにより、１パス切断終了時点における製品のコーナ部を挟む各辺にスリット光が交差する光切断点のＸ、Ｙ座標位置が検出される。

直線演算手段１２では、光切断点のＸ、Ｙ座標位置に基づいて、１パス切断終了時点における製品のコーナ部を挟む各辺を示す各直線が演算される。

位置ずれ・回転角演算手段１３では、１パス切断終了時点における製品の各辺を示す各直線同士が交差する点が、１パス切断終了時点におけるコーナ部の位置として演算されて、１パス切断終了時点におけるコーナ部位置と１パス切断前におけるコーナ部位置とのコーナ部位置ずれが演算される。また、位置ずれ・回転角演算手段１３では、１パス切断終了時点における辺を示す直線の傾きと、１パス切断前における辺を示す直線の傾きとの差分が、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角として演算される。

補正手段１４では、コーナ部位置ずれとＸ−Ｙ座標軸の回転角とに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線のＸ、Ｙ座標位置データが補正される。また、補正手段１４では、高さ測定手段２５で測定された母材の高さＺに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線のＺ座標位置データが補正される。

そして、コントローラ１０は、補正した制御プログラム上の切断線の補正されたＸ、Ｙ、Ｚ座標位置データにしたがい２パス目の切断が行われるように、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖの５軸を駆動制御するとともに、切断用トーチ８の電極に印加される電圧、電流を制御する。

つぎに、本発明に適用される原理について説明する。

（３次元の位置ずれがルートフェイスの誤差に及ぼす影響について）
図７、図８は、母材Ｒの３次元の位置ずれがルートフェイスの誤差に及ぼす影響を示している。

図７は、２次元平面における位置ずれがルートフェイスの誤差に及ぼす影響を示している。図７（ａ）は、２次元平面における母材Ｒの切断線を示す図であり母材Ｒは切断線に沿って切断される。図７（ｂ）は、１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前における母材Ｒを２次元平面にて示す図である。１パス目の切断によって母材ＲがＸ-Ｙ平面上において位置ずれを生じているのがわかる。図７（ｃ）は、本発明の補正を行うことなく、切断線に沿って２パス目の切断を行ったときのルートフェイスを切断線の各位置ごとに示している。切断線の始点におけるルートフェイス高さはＺ１であり、切断線の終点におけるルートフェイス高さはＺ２となっている。２次元平面における位置ずれが、ルートフェイスに誤差ΔＺ（＝Ｚ１−Ｚ２）を生じさせているのがわかる。

図８は、高さ方向の位置ずれがルートフェイスの誤差に及ぼす影響を示している。図８（ａ）は、２次元平面における母材Ｒの切断線を示す図であり母材Ｒは切断線に沿って切断される。図８（ｂ）は、１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前における母材Ｒの高さを切断線の各位置ごとに示している。図８（ｃ）は、本発明の補正を行うことなく、またＡＶＣを無効にして、２パス目の切断を行ったときのルートフェイスを示している。切断線の始点におけるルートフェイス高さはＺ１であり、切断線の終点におけるルートフェイス高さはＺ２となっている。高さ方向における位置ずれが、ルートフェイスに誤差ΔＺ（＝Ｚ１−Ｚ２）を生じさせているのがわかる。

ここで、ＡＶＣ（アーク ボルテージ コントロール）とは、アーク電圧を測定して、予め設定されている基準電圧と比較してアーク長を一定に保つように切断用トーチ８と母材Ｒとの間隔を調整する制御のことである。

ＡＶＣを有効にして母材Ｒを切断したとしても、ＡＶＣの原理上アーク長の変動を検出してからアーク長を一定にする制御が働く。このため制御の応答遅れにより位置誤差が累積し、やはり図８（ｃ）に示すのと同様のルートフェイス誤差を生じてしまう。よって本発明においては、高さ方向の補正に関しては、ＡＶＣに依らない上述した高さ測定手段２５を用いた補正を行うようにしている。

（２次元平面における位置ずれの検出について）
２パス切断では、Ｉカットによる１パス目の切断終了時点で、」切り幅の中で製品の微小な位置ずれが生じて母材Ｒから切り離される。これは、製品が母材Ｒから切り離されると、製品の下面の定盤（架台）２上における切断破片の金属ドロスが堆積して出来る凹凸と自重による落下とによって、製品がＸ−Ｙ平面上で移動するからである。Ｘ−Ｙ平面上の製品の移動は、Ｘ-Ｙ直交座標系では、座標位置Ｘ、Ｙのシフト量Δｘ、ΔｙとＸ−Ｙ座標軸の回転角Θで表すことができる。これらを求めるためには、１パス切断終了時点におけるコーナ部を挟む各辺を示す各直線がわかればよい。これら各直線は、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれにおける少なくとも異なる２点が求められれば、得られる。よって本発明では、各辺上の２点を、ＣＣＤカメラなどの撮像手段２４で捕らえるようにしている。

（光切断法による特徴点の抽出）
画像処理を行い画像上の特徴点を抽出する手法自体は、従来技術２として示すように広く知られている。しかし、前述したように、製品形状が制約されたり抽出精度が低いなどの問題点がある。そこで、本発明では、光切断法を用いて、上述した製品のコーナ部を挟む各辺それぞれにおける少なくとも異なる２点を画像上の特徴点として形成するようにしている。

本発明における特徴点の形成方法を、図９を用いて説明する。

図９（ａ）に示すように、投光手段２３は、１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、十字状に形成されたレーザ光Ｌを母材Ｒ上に斜めに投光する。十字状に形成されたレーザ光Ｌは、図中垂直方向のスリット光Ｌｖと、図中水平方向のスリット光Ｌhとに分解される。台車６を移動させ、各移動位置で光切断点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６が形成される。１回目の移動では、コーナ部（端点）を挟む各辺（各切断溝）のうち図中水平方向の辺（切断溝）と垂直方向スリット光Ｌｖとが交差する点が光切断点Ｐ２として得られるとともに、図中垂直方向の辺（切断溝）と水平方向スリット光Ｌｈとが交差する点が光切断点Ｐ３として得られる。２回目の移動では、コーナ部（端点）を挟む各辺（各切断溝）のうち図中水平方向の辺（切断溝）と垂直方向スリット光Ｌｖとが交差する点が光切断点Ｐ５として得られるとともに、図中垂直方向の辺（切断溝）と水平方向スリット光Ｌｈとが交差する点が光切断点Ｐ６として得られる。

図９（ｂ）は、上述するごとくスリット光Ｌｖ、Ｌｈが切断溝と交差するように照射されたときの母材Ｒの断面図を示しており、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に対応して、画像上のスリット光Ｌｖ、Ｌｈの輝度を示している。図９（ｂ）に示すように、製品およびスクラップ部分におけるスリット光照射位置と切断溝部分におけるスリット光照射位置とでは、高さ方向に段差がある。よって、これに対応して、図９（ｃ）に示すように、画像上の製品およびスクラップ部分と、切断溝部分とでは、輝度に大きな差が生じる。よって、撮像画像中でスリット光Ｌｖ、Ｌｈの輝度が急変する点を捕らえることにより、スリット光Ｌｖ、Ｌｈが各辺（コーナ部を挟む各切断溝）に交差する光切断点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６のＸ、Ｙ座標位置を容易に検出することができる。

光切断点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６は、コーナ部を挟む各辺上の点である。ここで、製品がコーナ部を挟む各辺を有するという属性は、およそ製品の属性として普遍的なものである。よって、製品形状が制約されるという従来技術２の問題点が解決されることになる。Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６は、光切断法の原理を利用した光切断点であり、輝度が急変し、スリット光が不連続となる特徴点である。よって、背景画像と明確に識別することができ、特徴点の抽出精度が低いという従来技術２の問題点が解決されることになる。なお、投光手段２３としては、各移動位置ごとに確実に切断溝にレーザ光を照射させるために、スリット光Ｌｖ、Ｌｈの長さを変化させることができる十字レーザ発振器を用いることが望ましい。

（画像処理による特徴点の検出について）
図１０は撮像画像と十字状レーザ光Ｌの関係を示している。

図１０（ａ）に示すように、画像処理を簡易に行うために、台車６を移動させる毎に、画像の中心位置と十字状レーザ光Ｌの中心点Ｐ１、Ｐ４（スリット光Ｌｖ、Ｌｈの交点）を合わせる。

図１０（ｂ）に示すように、１回目に台車６を移動させて、コーナ部（端点）を挟む各辺（各切断溝）のうち図中水平方向の辺（切断溝）と垂直方向スリット光Ｌｖとの交差点としての光切断点Ｐ２、および図中垂直方向の辺（切断溝）と水平方向スリット光Ｌｈとの交差点としての光切断点Ｐ３を含む画像を撮像手段２４で撮像する。そして、図１０（ｃ）に示すように２回目に台車６を移動させて、コーナ部（端点）を挟む各辺（各切断溝）のうち図中水平方向の辺（切断溝）と垂直方向スリット光Ｌｖとの交差点としての光切断点Ｐ５、および図中垂直方向の辺（切断溝）と水平方向スリット光Ｌｈとの交差点としての光切断点Ｐ６を撮像手段２４で撮像する。

図１０（ａ）に示す画像上の画素位置（Ｘｇ、Ｙｇ）と、ＮＣ機械座標上の位置（Ｘi、Ｙi）とは一対一に対応している。また、画像の画角は、撮像手段２４と母材Ｒとの距離Ｈ（図５（ａ））と撮像手段（ＣＣＤカメラ）２４の焦点距離と画像の画素数で定まる。また１画素当たりの長さは、画角とＣＣＤセンサの画素長で定まる。

そこで、画像の中心点Ｐ１、Ｐ４から水平方向（Ｘ）、垂直方向（Ｙ）に沿って順次各画素の輝度を探索し、輝度が急変する画素位置までの累積画素数を計測する。この累積画素数が、画像の中心点Ｐ１、Ｐ４から特徴点（光切断点）Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６までの相対距離に相当する。この画像座標上の相対距離が、ＮＣ機械座標データに変換され、ＮＣ機械座標上の特徴点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６のＸ、Ｙ座標位置が求められる。

（輝度補正について）
レーザ光Ｌの輝度は、均一でないため、切断点近傍の強度が低い場合または切断点以外で輝度が低い場合は、切断点の検出に誤差が生じる可能性がある。この検出誤差を回避するにはレーザ光のパワーを、安全規制値の上限の範囲内（クラス３）で上げればよい。レーザ光のパワーを上げずに検出誤差を回避するには、切断線のＮＣ機械座標データから切断点位置の近傍を予測して切断点位置の真値を絞り込むことが望ましい。また赤色レーザを使用する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度ではＲが高いのでＲ輝度で切断点を判断することが望ましい。また１画素ではなく数画素の輝度の平均値から切断点を判断することが望ましい。

（カーフ補正について）
図１１（ａ）は、切断用トーチ８に設けられたノズル８ａから噴出されるプラズマ生成用ガスにより、所定のカーフ幅で母材Ｒが切断される様子を示す。図１１（ｂ）は、画像上で検出される光切断点Ｐａ、Ｐｂとカーフ幅との関係を示す。

製品側の光切断点Ｐaとスクラップ側の光切断点Ｐbとの差Ｐa−Ｐbがカーフ幅となる。よって、実際の切断溝中心は、光切断点Ｐa、Ｐbからカーフ幅の半値分だけずれていることになる。これを図１１（ａ）でみれば、検出されたＮＣ座標軸上の光切断点Ｐａ（またはＰb）の位置に対してノズル半径分をシフトさせた値が、実際の制御プログラム上のＮＣ座標位置データになることを示している。

Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θを求めるにあたり、ＮＣ機械座標上の既知の１パス切断前におけるコーナ部（端点）位置Ｐnc（Ｘnc、Ｙnc）がＸ-Ｙ座標軸の回転中心位置となる（図７（ａ）、（ｂ）参照）。また座標位置Ｘ、Ｙのシフト量Δｘ、Δｙは、ＮＣ機械座標上の既知の１パス切断前におけるコーナ部（端点）位置Ｐnc（Ｘnc、Ｙnc）と、ＮＣ機械座標上の１パス切断終了時点において計測されたコーナ部（端点）位置Ｐc（Ｘc、Ｙc）との差分量Δｘ（＝Ｘc−Ｘnc）、Δｙ（＝Ｙc−Ｙnc）となる。

しかし、この差分量Δｘ（＝Ｘc−Ｘnc）、Δｙ（＝Ｙc−Ｙnc）には、図１１（ｂ）に示すようにカーフ幅半値相当分の誤差が含まれている。またカーフ幅はＩ切断と開先切断とでプラズマ流の影響によって異なるので補正が必要になる。よって、これらを加味して補正量ｋfx,、ｋfyを求め、差分量Δｘ（＝Ｘc−Ｘnc）、Δｙ（＝Ｙc−Ｙnc）から、補正量ｋfx,、ｋfyを差し引き補正する必要がある。すなわち、補正された差分量は、
Δｘ＝Ｘc−Ｘnc−ｋfx
Δｙ＝Ｙc−Ｙnc−ｋfy …（１）
となる。

（コーナ部位置ずれ（シフト量）Δｘ、ΔｙおよびＸ−Ｙ座標軸の回転角Θの求め方について）
１パス切断終了時点におけるコーナ部（端点）Ｐcの位置は、このコーナ部を挟む各辺を示す２直線上の交点の位置として求めることができる（図７（ｂ））。

１パス切断前におけるコーナ部（端点）位置Ｐncは既知であり（図７（ａ））、この既知のコーナ部（端点）位置Ｐncの情報に基づき、十字状レーザ光Ｌの中心点Ｐ１、Ｐ４を定め、スリット光Ｌv、Ｌhがコーナ部を挟む各辺（各切断溝）に交差させるようにする（図１０（ｂ）、（ｃ））。

交差点としての切断点Ｐ２（Ｘ2、Ｙ2）、Ｐ３（Ｘ3、Ｙ3）、Ｐ５（Ｘ5、Ｙ5）、Ｐ６（Ｘ6、Ｙ6）が検出されると、これらの切断点位置データから、下記のごとくして、１パス切断終了時点におけるコーナ部を挟む各辺を示す各直線の式が求められる。

ｙ＝ａ1・Ｘ＋ｂ1（図７（ｂ）の図中、１パス切断終了時点の略水平方向の辺を示す直線）
ｙ＝ａ2・Ｘ＋ｂ2（図７（ｂ）の図中、１パス切断終了時点の略垂直方向の辺を示す直線）
ただし、
ａ1＝（Ｙ2−Ｙ5）／（Ｘ2−Ｘ5）
ｂ1＝（Ｙ2−ａ1・Ｘ2）
ａ2＝（Ｙ3−Ｙ6）／（Ｘ3−Ｘ6）
ｂ2＝（Ｙ3−ａ2・Ｘ3） …（２）
１パス切断終了時点におけるコーナ部（端点）Ｐc（Ｘc、Ｙc）は、上記式に示される２直線の交点として下記のごとくして、求められる。

Ｘc＝−（ｂ1−ｂ2）／（ａ1−ａ2）
Ｙc＝ａ1・Ｘc＋ｂ1 …（３）
よって、上記（１）式に上記（３）式を代入することで、コーナ部位置ずれ（シフト量）Δｘ、Δｙが求められる。

一方、１パス切断前におけるコーナ部（端点）位置Ｐncを挟む各辺を示す２直線の式は、既知であり（図７（ａ））、下記のごとく表される。

ｙ＝ａ3・Ｘ＋ｂ3（図７（ａ）の図中、１パス切断前の水平方向の辺を示す直線）
ｙ＝ａ4・Ｘ＋ｂ4（図７（ａ）の図中、１パス切断前の垂直方向の辺を示す直線）
…（４）
よって、上記（２）、（４）式より、１パス切断前と１パス切断終了時点の対応する直線の傾きの差分を求めることにより、下記のごとくして、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θが得られる。

Θ＝ａ1−ａ3（またはａ2−ａ4） …（５）
なお、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θの測定誤差Δθを下記（６）式のごとくして求め、測定誤差Δθが規定値以上であれば、レーザ光Ｌの照射位置を変えて再度同様の計測を行うようにすることが望ましい。

Δθ=atan（ａ1−ａ2）／（１＋ａ1・ａ2）−atan（ａ3−ａ4）／（１＋ａ3・ａ4）
…（６）
（２パス目のＮＣ座標位置の補正について）
上記（１）、（５）式のごとくコーナ部位置ずれΔｘ、ΔｙとＸ−Ｙ座標軸の回転角Θが得られると、これらコーナ部位置ずれΔｘ、ΔｙとＸ−Ｙ座標軸の回転角Θ分の座標変換を、２パス目の制御プログラム上の切断線を示す全てのＸ、Ｙ座標位置データに対して行い、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データを補正する。

一方、１パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前には、高さ測定手段２５にて母材Ｒの高さＺが測定される。ここで１パス目の切断前における母材Ｒの高さＺ´は既知である。よって、これらの差分から、母材Ｒ上の切断線のＺ座標位置ずれΔｚ（＝Ｚ−Ｚ´）が求められる。

こうした求められた切断線のＺ座標位置ずれΔｚを、２パス目の制御プログラム上の切断線を示す全てのＺ座標位置データに加算（若しくは減算）することにより、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＺ座標位置データを補正する。なお、この補正は、前述したようにＡＶＣによる高さ補正と異なり累積誤差は生じない。

２パス目の切断は、こうして補正された制御プログラムにしたがい実施されることになる。

（高さ計測）
高さ測定手段２５は、上述したようにレーザ測距器が用いられる。これは母材Ｒの表面の影響、つまりオイル、スパッタ液などによる誤反射の影響が少ないからである。

しかし、高さ測定手段２５としてレーザ測距器を用いると、母材Ｒ１点ごとに測定が行われるため測定時間が長くなり製品のタクトタイムが遅くなる。そこで、測定点数を減らしタクトタイムを早くし、それによって生じた測定点数の不足は補間によって補うようにすることが望ましい。

図１２は、高さ測定手段２５によって測定される測定点を示している。母材Ｒの製品を含む所定範囲がメッシュ状に分割され、メッシュの各格子点が測定点として予め記憶されておかれる。そして、記憶内容を読み出し、メッシュの各格子点が順次測定されるように台車６を開始点から終了点まで順次移動させ、高さ測定手段２５で順次高さＺを測定する。切断線上の点の高さＺは、公知の補間手法により補間演算される。たとえば拡張バイリニア補間手法により、周囲４点の格子点の測定データから内部の切断線上の点の高さＺが補間演算される。こうして補間によって得られた切断線の高さＺのデータから、母材Ｒ上の切断線のＺ座標位置ずれΔｚが求められる。

つぎに、本実施例の好ましい手順の流れについて図１３に示すフローチャートを併せ参照して説明する。

本実施例では、図１４（ａ）、（ｂ）に示す製品を切断する場合を想定する。

図１４（ａ）、（ｂ）は、長方形の部品（製品）を切断する場合の切断軌跡を上面よりＸ−Ｙ平面にて示した図である。図１４（ａ）、（ｂ）において、
Ｓ１：パス１のピアス点（切断開始点）
Ｅ１：パス１の切断終了点
Ｓ２：パス２のピアス点（切断開始点）
Ｅ２：パス２の切断終了点
である。

図１４（ａ）の切断例では、１パス目に、「Ｓ１→Ｅ１」の切断軌跡でＩカットによる切断を切り離し位置に至るまで行い、製品を母材Ｒから切り離し、２パス目の切断に移行し、「Ｓ２→Ｅ２」の切断軌跡で、図中垂直の辺についてＶカットによる切断を行う。１パス目の最後の辺では、Ｖカットによる切断は行われない。

図１４（ｂ）の切断例では、１パス目に、「Ｓ１→Ｅ１」の切断軌跡でＩカットによる切断を切り離し位置に至るまで行い、製品を母材Ｒから切り離し、２パス目の切断に移行し、「Ｓ２→Ｅ２」の切断軌跡で、図中垂直の辺および水平の辺についてＶカットによる切断を行う。１パス目の最後の辺でも、Ｖカットによる切断が行われ、Ｙ開先が形成される。

なお、製品のコーナ部（端点）では、コーナ部の角度を保障するためにループ処理が行われる。

このような切断を行うために、まず、切断線のＮＣ座標位置データが作成される（ステップ１０１）。

つぎにＶカットを行うための補正データが設定される。すなわち、切断用トーチ８の傾き角度（開先角度）やノズル８ａの径などに応じて、Ｘ、Ｙ座標軸方向のシフト量や高さを補正するデータが設定される。また、投光手段２３の投光位置、撮像手段２４の撮影位置のデータが設定される（ステップ１０２）。

つぎに１パス目のＮＣ座標位置データにしたがいＸ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖの５軸が駆動制御され、切断用トーチ８の高さが調整されつつ、１パス目の切断線に沿って移動し、Ｉカットによる切断が行われる。これにより、母材Ｒから製品が切り離される（図１４（ａ）、（ｂ））。こうして１パス目の切断が実施される（ステップ１０３）。

つぎに、投光位置データおよび撮影位置のデータにしたがい台車６を順次移動させて１回目の投光、撮影位置、２回目の投光、撮影位置に順次位置決めする。位置決め後、投光手段２３から十字状レーザ光Ｌが母材Ｒ上に向けて投光されるとともに、撮像手段２４で、母材Ｒ上に照射された十字状レーザ光Ｌの像を含む画像が撮像される（図１０（ｂ）、（ｃ）；ステップ１０４）。

つぎに、高さ測定手段２５によって、母材Ｒの高さＺが測定される。切断線上の点の高さＺは、補間によって求められる（図１２；ステップ１０５）。

つぎに、撮像手段２４で撮像された画像中から光切断点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６が検出され、検出された光切断点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６の位置に基づき、前述の（１）〜（５）式による演算が行われ、Ｘ−Ｙ座標位置ずれΔｘ、Δｙ、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θが求められる。求められたＸ−Ｙ座標位置ずれΔｘ、Δｙ、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角Θに基づいて、２パス目のＮＣ座標位置データ（Ｘ、Ｙ）が補正される。また高さ測定手段２５によって測定された高さＺのデータに基づいて、切断線のＺ座標位置ずれΔｚが求められ、このＺ座標位置ずれΔｚに基づいて、２パス目のＮＣ座標位置データ（Ｚ）が補正される。この際にステップ１０２で設定された補正データが加味されて２パス目のＮＣ座標位置データが作成される（ステップ１０６）。

つぎに、補正された２パス目のＮＣ座標位置データにしたがいＸ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖの５軸が駆動制御され、切断用トーチ８の高さが調整されつつ、２パス目の切断線に沿って移動し、Ｖカットによる切断が行われる（図１４（ａ）、（ｂ））。こうして２パス目の切断が実施される（ステップ１０７）。

以上のように本実施例によれば、つぎのような作用効果が得られる。

ａ）製品の形状の制約が無くなる。

従来技術１にあっては、図２に示すように、製品を母材Ｒから切り離すことなくＶカットを行わなければならないという条件を伴うため、製品の形状が大きく制約されてしまうことになっていた。すなわち、切り離しのための最後の辺で、Ｖカットによる切断を行うことができず、Ｙ開先を形成することができないことになっていた。これに対して本実施例によれば、図１４（ｂ）に示すように、切り離しのための最後の辺でもＶカットによる切断を行うことが可能となり、Ｙ開先を形成することができる。

また、従来技術２では、ＣＣＤカメラで２つの端点（コーナ部）を撮像する必要があり、少なくとも２つの端点を有する製品を切断する場合にしか適用することができない。これに対して本実施例によれば、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、コーナ部を挟む各辺で光切断点を取得できればよい。ここで、製品がコーナ部を挟む各辺を有するという属性は、およそ製品の属性として普遍的なものである。よって、２つの端点（コーナ部）を有する製品に限られるという従来技術２の問題点が解決されることになる。

ｂ）ピアス回数を減らすことができ切断用トーチ８の寿命を延ばすことができる。

従来技術１にあっては、図２に示すように、１パス目、２パス目の切断を終えても最後の３パス目に製品切り離しのための切断を行う必要があるため、ピアス回数が多くなり切断用トーチ８の寿命が短くなるという問題があった。これに対して本実施例によれば、図１４（ａ）に示すように、製品切り離し（のみ）のための切断は不要となり、従来と同じ形状の製品を切断するときのピアス回数を減らすことができ、切断用トーチ８の寿命を延ばすことができる。

ｃ）切断用トーチ８の移動の無駄時間を減らし、生産性が向上する。

従来技術１にあっては、一回の切断で製品切り離しを行うことができないため、切断用トーチ８の移動に時間がかかり生産性が低下するという問題が生じていた。これに対して本実施例によれば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、一回の切断で製品切り離しを行うことができ、切断用トーチ８の移動時間が減り生産性が向上する。

ｄ）切断手順が簡易なものとなり、ＣＡＤ操作を容易に行うことができる。

従来技術１にあっては、図２に示すように、Ｉカット後にＶカットを行い最後に製品切り離しために再度Ｉカットを行う必要があることから切断手順が複雑となり、ＣＡＤ操作も複雑化する。これに対して本実施例によれば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｉカット後にＶカットを行うだけでよく最後に製品切り離しために再度Ｉカットを行う必要はないため切断手順が簡易なものとなり、ＣＡＤ操作を容易に行うことができる。

ｅ）工場環境の影響を受けずに精度の高い切断を行うことができる。

従来技術２にあっては、ＣＣＤカメラの撮像画面を２値化し、画像処理の手法により画像から端点を抽出するようにしているため、その抽出精度は、切断作業を行う工場の光学環境に大きく依存する。工場の光学環境によっては、特徴点の抽出精度が低くなり、位置ずれの補正が正確に行われなかったり、位置ずれ補正そのものが不可能になるおそれがある。これに対して本実施例によれば、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、輝度が急変し、スリット光が不連続となる特徴点である、光切断法の原理を利用した光切断点を利用しており、背景画像と明確に識別することができる。このため特徴点の抽出精度が低いという従来技術２の問題点が解決されることになる。

図１（ａ）は、Ｙ開先切断を示す図で、図１（ｂ）は、Ｙ開先切断の工程を説明する図である。 図２は、従来技術１を説明する図で、長方形の部品（製品）を切断する場合の切断軌跡を示した図である。 図３は、実施例の切断装置の構成を示す図で、装置の全体構成の斜視図である。 図４は、実施例の切断装置の構成を示す図で、切断用トーチの周囲部分を拡大して示す斜視図である。 図５（ａ）は、台車を側面から見た図で、投光手段と、撮像手段を示す図で、図５（ｂ）は、台車を側面から見た図で、高さ測定手段を示す図である。 図６は、コントローラの機能ブロック図であり、本発明に係る部分を示した図である。 図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、２次元平面における位置ずれがルートフェイスの誤差に及ぼす影響を説明する図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、高さ方向の位置ずれがルートフェイスの誤差に及ぼす影響を説明する図である。 図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、投光手段によって形成される特徴点を説明する図である。 図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、撮像画像と十字状レーザ光の関係を説明する図である。 図１１（ａ）は、切断用トーチに設けられたノズルから噴出されるプラズマ生成用ガスにより、所定のカーフ幅で母材が切断される様子を示す図で、図１１（ｂ）は、画像上で検出される光切断点とカーフ幅との関係を示す図である。 図１２は、高さ測定手段によって測定される測定点を示した図である。 図１３は、実施例の好ましい手順の流れを示すフローチャートである。 図１４（ａ）、（ｂ）は、実施例の製品を示す図で、長方形の部品（製品）を切断する場合の切断軌跡を上面よりＸ−Ｙ平面にて示した図である。

Claims (5)

1. 制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データに従い、１パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材から少なくとも製品のコーナ部を挟む各辺を切断し、２パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材からルートフェイスが設けられた開先を有する製品を切断する開先の切断装置において、
   １パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、スリット光が、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれに少なくとも異なる２点で交差するように、スリット光を投光する投光手段と、
   スリット光の像を含む画像を撮像する撮像手段と、
   撮像画像中でスリット光の輝度が急変する点を捕らえることにより、スリット光が各辺に交差する光切断点のＸ、Ｙ座標位置を検出する検出手段と、
   検出された光切断点のＸ、Ｙ座標位置に基づいて、１パス切断終了時点におけるコーナ部を挟む各辺を示す各直線を演算する直線演算手段と、
   １パス切断終了時点における各辺を示す各直線同士が交差する点を、１パス切断終了時点におけるコーナ部のＸ、Ｙ座標位置として演算して、１パス切断終了時点におけるコーナ部位置と既知の１パス切断前におけるコーナ部位置とのコーナ部位置ずれを演算するとともに、
   １パス切断終了時点における辺を示す直線の傾きと、既知の１パス切断前における辺を示す直線の傾きとの差分を、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角として演算する位置ずれ・回転角演算手段と、
   コーナ部位置ずれとＸ−Ｙ座標軸の回転角とに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データを補正する補正手段と
   が具えられ、補正した制御プログラムにしたがい２パス目の切断を実施すること
   を特徴とする開先の切断装置。
2. 制御プログラム上のＺ座標位置データに従い、切断用トーチの高さを制御する開先の切断装置であって、
   １パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、母材の高さを測定する高さ測定手段と、
   高さ測定手段で測定された母材の高さに基づいて、２パス目の制御プログラム上のＺ座標位置データを補正する補正手段と
   が更に具えられたこと
   を特徴とする請求項１記載の開先の切断装置。
3. １パス目にＩカットによりルートフェイスを切り出し、２パス目にＶカットにより開先面を切り出して、Ｙ開先を有する製品を切断することを特徴とする請求項１記載の開先の切断装置。
4. 投光手段は、十字状の光を照射位置を変えて少なくとも２回投光し、少なくとも２回の投光で、十字を構成するスリット光を、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれの少なくとも異なる２点に交差させることを特徴とする請求項１記載の開先の切断装置。
5. 制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データに従い、１パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材から少なくとも製品のコーナ部を挟む各辺を切断し、２パス目に切断用トーチをＸ−Ｙ平面上の母材の切断線に沿って移動させることにより、母材からルートフェイスが設けられた開先を有する製品を切断する開先の切断方法において、
   １パス目の切断終了後、２パス目の切断終了前に、スリット光が、製品のコーナ部を挟む各辺それぞれに少なくとも異なる２点で交差するように、スリット光を投光するステップと、
   スリット光の像を含む画像を撮像するステップと、
   撮像画像中でスリット光の輝度が急変する点を捕らえることにより、スリット光が各辺に交差する光切断点のＸ、Ｙ座標位置を検出するステップと、
   検出された光切断点のＸ、Ｙ座標位置に基づいて、１パス切断終了時点におけるコーナ部を挟む各辺を示す各直線を演算するステップと、
   １パス切断終了時点における各辺を示す各直線同士が交差する点を、１パス切断終了時点におけるコーナ部のＸ、Ｙ座標位置として演算して、１パス切断終了時点におけるコーナ部位置と既知の１パス切断前におけるコーナ部位置とのコーナ部位置ずれを演算するとともに、
   １パス切断終了時点における辺を示す直線の傾きと、既知の１パス切断前における辺を示す直線の傾きとの差分を、Ｘ−Ｙ座標軸の回転角として演算するステップと、
   コーナ部位置ずれとＸ−Ｙ座標軸の回転角とに基づいて、２パス目の制御プログラム上の切断線を示すＸ、Ｙ座標位置データを補正するステップと、
   補正した制御プログラムにしたがい２パス目の切断を実施するステップと
   を含むことを特徴とする開先の切断方法。

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