(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対する各切断図形の切断配置を決める配置制御部を備えたＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、
上記配置制御部は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置が備えるビデオラム上に被加工物の形状を割り振る準備工程と、
ビデオラム上において、被加工物に対して既に切断配置が決まっている切断図形と干渉しない位置に次に切断配置を決めるべき新たな切断図形を位置させ、該新たな切断図形を所定量だけ既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形に向けてビデオラム上で移動させて、それらが干渉するか否かを確認し、それらが干渉しない場合には、上記新たな切断図形をさらに所定量だけビデオラム上で隣接位置の切断図形に向けて移動させる一方、上記新たな切断図形を所定量だけ既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形にむけて移動させて、それらが干渉したことを確認した場合には、新たな切断図形を隣接位置の切断図形から所定量だけ後退させ、その位置に新たな切断図形を仮に配置した場合における該新たな切断図形および既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形を囲繞する最小の図形の面積を求める第１演算工程と、
ビデオラム上において、既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形と干渉しない位置において上記新たな切断図形を１回転するまで所定角度ごとに回転させて上述した第１演算工程と同様にして、上記所定角度ごとに回転させた場合における既に切断配置が決定している切断図形の隣接位置に新たな切断図形を仮に配置した場合におけるそれらを囲繞する図形の面積をそれぞれ求める第２演算工程と、
上記第１演算工程および第２演算工程において求めた各面積を比較して、最小の面積が得られる新たな切断図形の位置を、該新たな切断図形の最終的な切断配置として決定する最終工程とを備えることを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
【請求項２】
上記配置制御部は、上記両演算工程において、上記新たな切断図形を移動させる前にその新たな切断図形を囲繞する仮想の矩形を想定し、該仮想の矩形が、既に切断配置が決定している切断図形あるいはビデオラム上の被加工物の輪郭と干渉しないように、上記新たな切断図形をビデオラム上に位置させてから新たな切断図形を移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
【請求項３】
上記配置制御部は、上記両演算工程において、上記新たな切断図形をビデオラム上で横方向に所定量づつ移動させて横方向における位置を仮決定し、次に、上記新たな切断図形をビデオラム上で縦方向に所定量づつ移動させて縦方向における位置を仮決定することにより、上記面積を求めるための新たな切断図形の位置を仮決定するように構成されていることを特徴とする請求項１および請求項２に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
【請求項４】
上記配置制御部は、上記両演算工程において、上記新たな切断図形をビデオラム上で縦方向に所定量づつ移動させて縦方向における位置を仮決定し、次に、上記新たな切断図形をビデオラム上で横方向に所定量づつ移動させて横方向における位置を仮決定することにより、上記面積を求めるための新たな切断図形の位置を仮決定するように構成されていることを特徴とする請求項１および請求項２に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
【請求項５】
上記配置制御部は、上記新たな切断図形をビデオラム上の１画素づつ移動させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＣＡＤ／ＣＡＭ装置に関し、より詳しくは、例えば被加工物をレーザ切断する際に用いて好適なＣＡＤ／ＣＡＭ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被加工物をレーザ切断する際に用いられるＣＡＤ／ＣＡＭ装置は知られており、このような従来の装置では、被加工物から複数の切断図形を切断するに際して、出来るだけ歩留まりが上がるように、予め各切断図形の切断配置を決定するようにしている。
より詳細には、従来のＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、次のようにして切断図形の切断配置を決定するようにしている。すなわち、各切断図形を囲む仮想の矩形を演算によって求める。この後、最初の切断図形について被加工物に対する切断配置を決めるが、その際、最初の切断図形を囲繞する仮想の矩形が、被加工物における基準位置となる四隅の１つに近接する位置を切断配置として決定する。
次に、第２の切断図形を囲繞する仮想の矩形が第１の切断図形と干渉しない位置をとりあえず演算によって求める。この後、第２の切断図形そのものを第１の切断図形に向けてどれだけ移動させたら第１の切断図形と第２の切断図形とが干渉することなく、それらを近接させて配置できるかを演算し、その演算によって求めた位置を第２の切断図形の切断配置として決定する。
この後、第３の切断図形についても上記第２の切断図形の切断配置の決定と同様にして切断配置を決定する。
従来では、上述のようにして被加工物から切断すべき各切断図形の切断配置を決定するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の方法では、新たに切断配置を決めようとする各切断図形を既に切断配置決定している切断図形に向けて移動させる際には、新たな切断図形を単に横方向および縦方向に平行移動させた後、新たな切断図形が既に切断配置が決定している切断図形に最も近接した位置を最終的な切断配置として決定していたものである。
このように、従来では、新たな切断図形を縦横に平行移動させて隣接する切断図形と干渉しない位置を一度だけ求めると、その位置を最終的な切断配置として決定するようにしていた。
このような方法では、切断図形の輪郭が凹凸のある多角形のような場合には、該多角形の切断図形を単に縦横に平行移動させて切断配置を決めるよりも、多角形を所要量だけ回転させてから縦横に平行移動させて切断配置を決めた方が被加工物に対する製品の歩留まりが良い場合があった。
このように、従来の方法では、被加工物から切断図形を切断するに際して、被加工物に対する製品の歩留まりが悪くなる場合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、本発明は、被加工物に対する各切断図形の切断配置を決める配置制御部を備えたＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、
上記配置制御部は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置が備えるビデオラム上に被加工物の形状と大きさを割り振る準備工程と、
ビデオラム上において、被加工物に対して既に切断配置が決まっている切断図形と干渉しない位置に次に切断配置を決めるべき新たな切断図形を位置させ、該新たな切断図形を所定量だけ既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形に向けてビデオラム上で移動させて、それらが干渉するか否かを確認し、それらが干渉しない場合には、上記新たな切断図形をさらに所定量だけビデオラム上で隣接位置の切断図形に向けて移動させる一方、上記新たな切断図形を所定量だけ既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形にむけて移動させて、それらが干渉したことを確認した場合には、新たな切断図形を隣接位置の切断図形から所定量だけ後退させ、その位置に新たな切断図形を仮に配置した場合における該新たな切断図形および既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形を囲繞する最小の図形の面積を求める第１演算工程と、
ビデオラム上において、既に切断配置が決定している隣接位置の切断図形と干渉しない位置において上記新たな切断図形を１回転するまで所定角度ごとに回転させて上述した第１演算工程と同様にして、上記所定角度ごとに回転させた場合における既に切断配置が決定している切断図形の隣接位置に新たな切断図形を仮に配置した場合におけるそれらを囲繞する図形の面積をそれぞれ求める第２演算工程と、
上記第１演算工程および第２演算工程において求めた各面積を比較して、最小の面積が得られる新たな切断図形の位置を、該新たな切断図形の最終的な切断配置として決定する最終工程とを備えるＣＡＤ／ＣＡＭ装置を提供するものである。
【０００５】
【作用】
このような構成によれば、被加工物から複数の切断図形を切断する場合において、最も歩留まりの良い切断図形の切断配置を選定することができる。
したがって、従来に比較して被加工物に対する製品の歩留まりを向上させることができる。
【０００６】
【実施例】
以下本発明をレーザ加工機に適用した実施例について説明すると、図１において、１はレーザ加工機の加工テーブルであり、長方形をした板状の被加工物２を載置して相互に直交するＸＹ方向に移動できるようになっている。
上記加工テーブル１は駆動手段としてのＸ方向モータ３に連動してＸ方向に移動されるとともに、Ｙ方向モータ４に連動して上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動されるようになっている。
加工テーブル１の上方には、集光レンズを内蔵した加工ヘッド５を昇降自在に設けてあり、この加工ヘッド５は図示しないＺ方向モータによって所要量だけ昇降できるようになっている。
また、レーザ加工機は、レーザ光線Ｌを発振するレーザ発振器６を備えるとともに、該レーザ発振器６および上記各モータ３，４の作動を制御する制御装置７を備えている。
上記制御装置７がレーザ発振器６を作動させてレーザ光線Ｌを発振させるとともに、各モータ３，４を作動させることにより、レーザ光線Ｌを加工ヘッド５から加工テーブル１上の被加工物２に照射し、かつ加工ヘッド５と加工テーブル１とを相対移動させて、被加工物２から所定の切断図形Ａ，Ｂを切断するようになっている。
ところで、上述したようにレーザ加工機によって被加工物２から切断図形Ａ，Ｂを切断加工する場合には、被加工物２に対して事前に切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決めてから切断を開始する様にしている。
そして、本実施例では、切断図形Ａ，Ｂの切断配置はＣＡＤ／ＣＡＭ装置８によって決定するようにしている。
すなわち、本実施例では、上記レーザ発振器６および各モータ３，４の作動を制御する制御装置７を備えるとともに、それとは別に被加工物２に対する切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決定する配置制御部８Ａを備えたＣＡＤ／ＣＡＭ装置８を備えている。本実施例では、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置８で加工データを作成したら、オンライン、またはフロッピーディスク、またはＩＣカード等で配置制御部８Ａから上記制御装置７に加工データを伝達するようにしている。
ここで、上記２つの切断図形Ａ，Ｂを被加工物２から切断しようとする場合について説明する。
この場合、長方形をした被加工物２の長辺および短辺の長さおよび切断図形Ａ，Ｂの大きさが入力部８ＢからＣＡＤ／ＣＡＭ装置８に入力されると、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置８の記憶部８Ｃは入力部８Ｂから入力された情報を記憶するとともに、その情報を配置制御部８Ａに伝達する。すると、上記配置制御部８Ａは入力されたデータを元に、切断図形Ａ，Ｂを囲繞する仮想の最小の矩形Ａ’、Ｂ’を演算によって求める（図２、図３参照）。
この後、配置制御部８Ａは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置８が本来備えているビデオラム８Ｄを利用して、被加工物２に対する切断図形Ａ，Ｂの切断配置を次のようにして決定する。
すなわち、配置制御部８Ａは、先ずビデオラム８Ｄ上に長方形をした被加工物２の大きさを割り振る（図２参照）。これは、切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決定するための準備工程である。なお、ビデオラム８Ｄ上に割り振られた被加工物２の形状、および後述する切断図形Ａ，Ｂの形状は表示手段８Ｅによって表示される様になっている。
本実施例では、配置制御部８Ａが切断配置を決定するに当たって、被加工物２の左辺２Ａおよび底辺２Ｂを基準位置とし、この基準位置から順次切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決めていくようにしている。
したがって、配置制御部８Ａは、図２に示すように、先ず切断図形Ａおよびそれを囲繞する仮想の最小の矩形Ａ’を、その矩形Ａ’上の点Ａ１’が上記被加工物２の基準位置に最も近接する左隅の位置点Ｐと重合する位置に配置する。そして、配置制御部８Ａは、この後、ビデオラム８Ｄ上から切断図形Ａを囲繞した矩形Ａ’を消滅させる（図２ないし図３、図９のＳ１）。
次に、配置制御部８Ａは、第１の切断図形Ａ全体をビデオラム８Ｄ上で、その１画素分左方に移動させ（図９のＳ２）、その後、配置制御部８Ａは、ビデオラム８Ｄ上において、第１の切断図形Ａが基準位置とした被加工物２の左辺２Ａと干渉するか否かを確認する（図９のＳ３）。
ここで、配置制御部８Ａは、第１の切断図形Ａが基準位置となる被加工物２の左辺２Ａと干渉していることを確認した場合には、１画素分だけ第１の切断図形Ａを右方向に戻す（図９のＳ４）。これによって、先ず、被加工物２に対する第１の切断図形Ａの横方向における切断配置が決定される。
次に、この後、配置制御部８Ａは、第１の切断図形Ａをビデオラム８Ｄ上において、その１画素分だけ下方に移動させる（図９のＳ５）。
この後、配置制御部８Ａは、ビデオラム８Ｄ上において、第１の切断図形Ａが、基準位置とした被加工物２の底辺２Ｂと干渉するか否かを確認する（図９のＳ６）。
ここで、配置制御部８Ａは、第１の切断図形Ａが基準位置となる被加工物２の底辺２Ｂと干渉していることを確認した場合には、１画素分だけ第１の切断図形Ａを上方に戻す（図９のＳ７）。これによって、被加工物２に対する第１の切断図形Ａの縦方向における切断配置が決定され、したがって、第１の切断図形Ａの最終的な切断配置が決定される（図９のＳ８）。これにより、この時点では、ビデオラム８Ｄ上には、被加工物２と既に切断配置が決定した第１の切断図形Ａのみが配置されている。したがって、表示手段８Ｅ上にも被加工物２と第１の切断図形Ａのみが表示されている。
次に、配置制御部８Ａは、第２の切断図形Ｂおよびそれを囲繞する仮想の最小の矩形Ｂ’をビデオラム８Ｄ上に配置する。その際、配置制御部８Ａは、既に切断配置が決定した第１切断図形Ａおよび被加工物２の輪郭（各辺）に対して矩形Ｂ’が干渉しない位置点Ｑに矩形Ｂ’上の点Ｂ１’が重合するように第２の切断図形Ｂを位置させる（図３および図９のＳ１）。
この後、配置制御部８Ａは、矩形Ｂ’をビデオラム８Ｄ上で消滅させた後（図４）、第２の切断図形Ｂ全体をビデオラム８Ｄ上で、その１画素分だけ左方に移動させる（図９のＳ２）。
次に、この後、配置制御部８Ａは、ビデオラム８Ｄ上において、第２の切断図形Ｂが、基準位置とした被加工物２の左辺２Ａと干渉するか否かを確認する（図９のＳ３）。
ここで、配置制御部８Ａは、第２の切断図形Ｂが基準位置となる被加工物２の左辺２Ａと干渉していることを確認した場合には、１画素分だけ第２の切断図形Ｂを右方側に戻す（図９のＳ４）。これによって、先ず、被加工物２に対する第２の切断図形Ｂの横方向における切断配置が仮決定される。
次に、この後、配置制御部８Ａは、第２の切断図形Ｂをビデオラム８Ｄ上において、ビデオラム８Ｄの１画素分だけ下方に移動させる（図４、図９のＳ５）。
この後、配置制御部８Ａは、ビデオラム８Ｄ上において、第２の切断図形Ｂのが隣接下方側となる既に切断配置が決まっている第１の切断図形Ａと干渉するか否かを確認する（図９のＳ６）。
ここで、配置制御部８Ａは、第２の切断図形Ｂが第１の切断図形Ａと干渉していないことを確認した場合には、配置制御部８ＡはＳ５に戻って、再度第２の切断図形Ｂをビデオラム８Ｄの１画素分だけ下方に、すなわち第１の切断図形Ａに向けて移動させる。
この後、配置制御部８Ａは、第２の切断図形Ｂが隣接下方側となる第１の切断図形Ａと干渉するか否かを確認する（図９のＳ６）。
このように、配置制御部８Ａは、上記Ｓ５およびＳ６の処理を繰り返して、第２の切断図形Ｂが第１の切断図形Ａと干渉したことを確認した場合には、第２の切断図形Ｂを１画素分だけ上方に戻す（図９のＳ７）。これによって、第１の切断図形Ａに対する第２の切断図形Ｂの縦方向における切断配置が仮決定され、したがって、第２の切断図形Ｂの切断配置が仮決定される（図４、図９のＳ８）。
次に、切断配置部８Ａは、図５に想像線で示すように、ビデオラム８Ｄ上において、被加工物２の底辺２Ｂあるいは左辺２Ａと平行な隣り合う直線を接続して両切断図形Ａ、Ｂを囲繞する最小の図形Ｒを求める。そして、配置制御部８Ａは、上記図形Ｒの面積Ｒ１を求めるとともに記憶する（図９のＳ９）。本実施例では、この第２の切断図形Ｂの切断配置に関して、図９のＳ１からＳ９までに至る処理工程を第１演算工程としている。
ここで、本実施例では、上述のようにして仮決定した第２の切断図形Ｂを、一旦、第１の切断図形Ａから離隔させた後、第２の切断図形Ｂを囲繞する最小の矩形Ｂ’を再現して（図６）、該矩形Ｂ’の中心を回転中心として、反時計方向に３０度だけ回転させる（図７、図９のＳ１０）。そして、第２の切断図形Ｂを回転させる前の矩形は消滅させた後、回転後の第２の切断図形Ｂを囲繞する最小の矩形Ｂ’’を求める。
この後、配置制御部８Ａは、上述した第１演算工程における処理工程（図９のＳ１からＳ９）と同様にして、３０度回転させた後の第２の切断図形Ｂの切断配置を仮決定した後、第１の切断図形Ａと切断配置を仮決定した第２の切断図形Ｂを図形Ｒ’を求めて、その面積Ｒ２を計算した後、それを記憶する（図９のＳ９）。
次に、配置制御部８Ａは、上述のようにして３０度回転後に仮決定した第２の切断図形Ｂを、再度、第１の切断図形Ａから離隔させた後、図７に示した第２の切断図形Ｂを囲繞する最小の矩形Ｂ’’を再現して、該矩形Ｂ’’の中心を回転中心として、反時計方向にさらに３０度だけ回転させる（図９のＳ１０）。そして、第２の切断図形Ｂを回転させる前の矩形Ｂ’’は消滅させた後、回転後の第２の切断図形Ｂを囲繞する最小の矩形（図示せず）を求める。
この後、配置制御部８Ａは、上述と同様にして、回転後の第２の切断図形Ｂの切断配置を仮決定した後、両切断図形Ａ，Ｂを囲繞する最小の図形と面積を求めて、それを記憶する。
このようにして、配置制御部８Ａは、第２の切断図形Ｂを３０度づつ回転させて、その切断配置をそれぞれ仮決定した後、第２の切断図形Ｂが図３に示した最初の状態から一回転するまで上述した面積の演算を行う。
これにより、最初の３０度の回転から１１回目の回転によって、第２の切断図形Ｂが図３に示した元の最初の位置に戻るので、合計すると上述した各回転角度ごとに求めた１２種類の面積を配置制御部８Ａは記憶したことになる。
ここで、本実施例では、図３に示した状態から３０度づつ第２の切断図形Ｂを回転させた後に一回転するまでの処理工程を全体として、第２演算工程としている。
このようにして第２演算工程が終了したら、配置制御部８Ａは、各回転角度ごとに求めた１３種類の面積を比較して、最も面積が小さいものに対応する第２の切断図形Ｂの仮決定位置を選択して、最終的にその位置を第２切断図形Ｂの切断配置として決定する。
なお、被加工物２から切断しようとする第３の切断図形がある場合には、上述した第２の切断図形Ｂの切断配置を決定した場合と同様の処理を切断配置部８Ａが行って、第３の切断図形の切断配置を決定する。
以上のように、本実施例の切断配置部８Ａは、上述した処理を行って両切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決定するようにしているので、各切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決定するに際して、最も歩留まりがよい切断配置を決定することができる。したがって、本実施例によれば、従来に比較して、被加工物２に対する製品の歩留まりが一層良好になる。
なお、上記実施例では、各演算工程において、切断図形を３０度づつ回転させているが、例えば５度づつ回転させても良い。あるいは９０度づつ回転させても良い。
また、上記実施例においては、配置制御部８Ａが各切断図形Ａ，Ｂの切断配置を決定する当たって、先ずビデオラム８Ｄ上の横方向に各切断図形Ａ，Ｂを１画素づつ移動させ、その後で、各切断図形Ａ，Ｂを縦方向に１画素づつ移動させているが、順序としては、これの逆でもよい。つまり、ビデオラム８Ｄ上において各切断図形Ａ，Ｂを縦方向に１画素づつ移動させてから縦方向の切断配置を決定した後、各切断図形Ａ，Ｂを横方向に１画素づつ移動させて横方向の位置決めを行っても良い。
また、上記実施例は、本発明をレーザ加工機に適用した場合について説明したが、レーザ加工機ではなくプラズマ加工機やウォータジェット加工機のＣＡＤ／ＣＡＭ装置８にも本発明を適用することができる。
さらに、上記実施例では、一旦、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置８の配置制御部８Ａが被加工物２および各仮想の矩形を演算によって求め、それをビデオラム８Ｄに割り振ってから上述した処理を行っているが、次のような処理を行っても良い。つまり、配置制御部８Ａがこのような演算を行わずに、ビデオラム８Ｄ上に先ず被加工物２の大きさを割り振り、その後、順次切断図形Ａ，Ｂを割り振って、上述した実施例の図９におけるＳ２からＳ７の処理工程により切断図形Ａ，Ｂの切断配置を仮決定するようにしても良い。
なお、上記実施例では、最初に切断配置を決定するに当たって被加工物２の左下隅を基準位置としたが、左上隅、右上隅、右下隅を基準位置として始めてもよい。また、被加工物２は長方形でなくても正方形であっても良いし、残材のように端辺が一直線ではなくギザギザ状であったり、曲線であっても良い。
【０００７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来に比較して被加工物に対する製品の歩留まりを向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をレーザ加工機に適用した場合の一実施例を示す全体の構成図
【図２】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図３】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図４】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図５】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図６】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図７】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図８】ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のビデオラム上で切断図形の切断配置を決定する過程を示す図
【図９】配置制御部による処理工程を示す図
【符号の説明】
１  加工テーブル                  ２  被加工物
５  加工ヘッド                    ６  レーザ発振器
８  ＣＡＤ／ＣＡＭ装置            ８Ａ  配置制御部
８Ｄ  ビデオラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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