(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材から複数の異なる形状の部材を順次切断するためのデータを作成するための切断データの作成方法であって、
前記母材のデータを取得する段階と、
前記部材の形状データを取得する段階と、
前記部材をレイアウトしたときの各部材間の隙間を設定する段階と、
前記部材の形状データから各形状ごとに、その形状が入る四角形の仮想形状データを作成する段階と、
前記仮想形状データの長辺を前記母材の長手方向に合わせ、該長辺の長いものから順に前記母材にレイアウトする段階と、
前記レイアウト後の前記各部材の形状データから隣接する各部材ごとの最も近接する間隔が前記隙間と同じとなるように再レイアウトする段階と、
前記再レイアウト後の図形データを結び、切断経路を作成する段階と、よりなることを特徴とする切断データの作成方法。
【請求項２】
前記各部材間の隙間を設定する段階後、
前記各部材の形状データからその形状の閉折れ線を作成する段階と、
前記閉じ折れ線から、常に余肉方向に補正オフセットがかかり、必ず一定方向回りとなるように切断軌跡を求める段階と、をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の切断データの作成方法。
【請求項３】
前記切断経路を作成する段階が、
すでに切断されている部分から、円弧形状となっている部分を避けて切断開始点を決定する段階と、
余肉の少ないところが最後とならないように切断経路を決定する段階と、を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切断データの作成方法。
【請求項４】
前記切断データが、母材を溶断するために用いる切断データであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の切断データの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば鋼材などの母材から、複数の異なる形状の部材を順次切断するためのデータを作成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、鋼板などの母材から、複数の形状の異なるものを切断する場合、切り出す形状の設計図面を元に、その形状の実物大の型紙を作成して、この型紙が母材の大きさに入るように、図８に示すように、適当にレイアウトして、アイトレーサなどによりこの型紙をトレースして、母材をならい切断していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法では、作業者が型紙の配置を適当にレイアウトするために、母材の利用効率が悪いといった問題があり、また、余り使用効率を高くしようとして、型紙を接近させすぎると、切断余裕（とり代）が少なくなりすぎて、逆に切り出したものの寸法が適正でなくなるといった問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、母材の利用効率が高く、最短の加工経路で切断精度が良好な切断を行うことができる切断データの作成方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、母材から複数の異なる形状の部材を順次切断するためのデータを作成するための切断データの作成方法であって、前記母材のデータを取得する段階と、前記部材の形状データを取得する段階と、前記部材をレイアウトしたときの各部材間の隙間を設定する段階と、前記部材の形状データから各形状ごとに、その形状が入る四角形の仮想形状データを作成する段階と、前記仮想形状データの長辺を前記母材の長手方向に合わせ、該長辺の長いものから順に前記母材にレイアウトする段階と、前記レイアウト後の前記各部材の形状データから隣接する各部材ごとの最も近接する間隔が前記隙間と同じとなるように再レイアウトする段階と、前記再レイアウト後の図形データを結び、切断経路を作成する段階と、よりなることを特徴とする切断データの作成方法である。
【０００６】
本発明の切断データの作成方法は、前記各部材間の隙間を設定する段階後、前記各部材の形状データからその形状の閉折れ線を作成する段階と、前記閉じ折れ線から、常に余肉方向に補正オフセットがかかり、必ず一定方向回りとなるように切断軌跡を求める段階と、をさらに具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の切断データの作成方法は、前記切断経路を作成する段階が、すでに切断されている部分から、円弧形状となっている部分を避けて切断開始点を決定する段階と、余肉の少ないところが最後とならないように切断経路を決定する段階と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の切断データの作成方法は、前記切断データが、母材を溶断するために用いる切断データであることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
上述のように構成された本発明は、請求項ごとに以下のように作用する。
【００１０】
請求項１記載の本発明は、母材から切り出す部材の間隔を設定した後、各部材の形状データを一旦その形状が入る仮想形状データを作成して、これを母材上にレイアウトすることで、母材上に充填する部材のおよその位置が決まることとなる。このとき、仮想形状データの長辺が母材の長辺に沿うようにレイアウトすることで、切断中の部材のそりやたわみを防止する。そして、仮想形状データによってレイアウトされたものを実際の形状データを元にその近接する間隔が設定した部材間隔となるように再レイアウトすることにより母材内にレイアウトされる部材の充填率を高めるものである。そして、この再レイアウト後の配置から切断経路を決定する。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、各部材の形状データを閉折れ線を作成して、この閉折れ線を元に、必要な部材形状の大きさより大きな切断軌跡が得られるように補正オフセットをかけた切断軌跡を求めることで、部材切断の際のとり代部分がこの補正オフセットにより得られて、切断軌跡が必要となる部材内側に入り込まないようにするものである。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、切断開始点を部材形状の円弧部分を避けるようにすることで、円弧形状の荒れやただれを防止してきれいな円弧となるようにする。また、切断時の経路を余肉が少なくなるところが最後とならないようにすることで、切断中の部材のそりやたわみが防止される。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、切断として用いる方法が、例えばガストーチやアーク溶断、またレーザ溶断など比較的切断時のとり代（熱溶断の際に母材が溶けてなくなる部分）が大きなものを用いた場合に、この溶断時のとり代を最小限にしたレイアウトが可能となり、母材の利用効率が向上する。
【００１４】
【実施例】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。
【００１５】
本発明を適用した切断データの作成の流れを図１に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本実施例では、母材として鋼板を用い、この鋼板から複数の形状の異なる部材をアセチレンガストーチによって溶断する際の切断データを作成するものである。
【００１６】
まず、母材の厚さや大きさなどの母材データと、切り出す部材の厚さおよび形状データを取得する（Ｓ１）。このとき取得する部材の形状データは、各種の厚さのものが含まれていても構わない。また、複数の母材がある場合には、それら複数の母材ごとにその厚さや大きさの母材データを取得する。
【００１７】
次に、各部材にその部材を識別するための番号を付与する（Ｓ２）。
【００１８】
次に、各部材ごとにその厚さが同じものをグループ化する（Ｓ３）。
【００１９】
次に、各部材をレイアウトする際の部材間隔を設定する（Ｓ４）。この部材間隔は、切断する装置によって任意に決定する。本実施例では、ガストーチを用いたので、１０ｍｍに設定した。ただし、ガストーチ以外に、例えば、アーク溶断、レーザ溶断、ジェット水流切断などを用いた場合には、その切断装置に合ったとり代を考慮して設定する。
【００２０】
次に、同じ厚さをグループ化した１つのグループ内の各部材の形状データから、その形状データの閉折れ線によって描かれる閉図形（ポリライン）を作成する（Ｓ５）
次に、各部材のポリラインを用いて、溶断の際の余肉を確保するために、前記形状データより大きくなる補正オフセットをかけたデータを作成する（Ｓ６）。
【００２１】
このオフセットデータの作成は、図２に示すように、もとの形状データのポリラインから切断時の余肉分オフセットをかけるように実際にトーチが溶断する軌跡となる補正オフセットラインを作成する。このとき、オフセットを描く線は、常に余肉方向にオフセットがかかり、かつ必ず一定方向回りになるようにする。本実施例では、時計回りに描くことによりからなず正のオフセットがかかって、面積が大きくなるようにした。
【００２２】
次に、作成した補正オフセットラインからマスクデータを作成する（Ｓ７）。このマスクデータは、部材の形状にが入るような四角形の仮想形状データで、例えば図３ａに示すような補正オフセットライン１０の場合、この補正オフセットライン１０の全てが入るように、図３ｂに示すように四角形のマスクデータ２０を作成する。
【００２３】
次に、母材の上に各部材をレイアウトするために、まず、マスクデータの最も長い辺を母材の長辺に合わせるようにマスクデータを回転し（Ｓ８）、図４に示すように、マスクデータ２０の大きい順に母材３０のデータ上に順にレイアウトする（Ｓ９）。このとき母材データ上の四隅のいずれか一点を指定して、その点を基準にして順にレイアウトする。なお、図示する場合には母材３０の左下、Ｏ点を指定した。
【００２４】
次に、補正オフセットデータから、円弧状の部分を検索する（Ｓ１０）。これは、後述するように、円弧部分から溶断を開始したり、また、円弧部分で終了すると、その部分の形状が荒れるために、その様なことのないように予め円弧部分がどこにあるかを見付け出しておくものである。
【００２５】
次に、検索した円弧部分の位置が連続して隣り合うことのないように部材のデータを回転あるいは反転してその位置を変更する（Ｓ１１）。これは例えば、図５に示すように、母材３０の中に上下２段となるように部材１および２がレイアウトされている場合には、互いに最も遠くなる位置に円弧部分が来るようにする。図示する場合には、下段の部材１は右下に円弧部分が来るよいうに、上段の部材２は左上に来るようにして、互いに隣接する部分ではできるだけ円弧部分が隣り合うことのないようにする。
【００２６】
次に、オフセットデータをもとに、各部材の間隔が、ステップＳ２で設定した部材間隔となるまで、各部材データの横軸および縦軸ごとに詰めて、再レイアウトする（Ｓ１２）。このとき、再レイアウトは、各部材のオフセットライン同士のの最も近接した部分が設定した部材間隔となるように各部材一つひとつをずらして行き、全ての部材について設定した部材間隔となるまで繰り返して行う。
【００２７】
次に、切断経路を作成する（Ｓ１３）。
この切断経路の作成には、以下の条件が満たされるように作成する。
（１）既に溶断されているところから溶断を開始する。
（２）溶断開始点は円弧部を避ける。
（３）余肉の少ないところが最後とならないようにする。
（４）加工経路が最短となるようにする。
【００２８】
このような各条件を設ける理由は、（１）は、加工経路を短くするためのもので、溶断時の時間短縮を行うものである。（２）は、円弧部分から溶断を開始した場合、例えば図６に示すように、円弧部分がただれて、きれいな寸法通りの円弧とならないので、この部分を避けるためのものである。（３）は、余肉の少ない部分が溶断の最後の方になると、切り込めれた部材がその重さによって母材が動きトーチにぶつかるなどの不具合が生じることがあるので、これを避けるためである。（４）は、上記（１）〜（３）の条件を満たすことで得られるものであるが、これを条件として、最短経路となるように、切断経路を設定することにより溶断の際の加工時間を短くするものである。
【００２９】
これら各条件をもとに、切断経路を作成するには、まず、部材形状を溶断するための溶断開始点（第２開始点）を決める。これには、上記条件（１）を満たすように、母材上の溶断線に最も近い部材のオフセットラインのうち直線区間が１０ｍｍ以上の部分に、上記条件（２）および（３）を満たすように決定する。前記図５の下段の部材１は、母材３０の横軸（長辺）が最小となり、縦軸（母材の短辺）の最も大きくなる部分の補正オフセットライン１０、すなわち図示するＡ点を第２開始点と決定する。
【００３０】
ついで、母材の切り込みを始める部分（第１開始点）を決める。これには、上記第２開始点から最も近い母材上の溶断線上に決定する。図５に示した下段の部材１の場合、第２開始点Ａから垂線を下ろした母材３０の端が第１開始点Ｂとなる。
【００３１】
そして、部材形状を溶断するための経路として、上記（３）の条件が満たされるように補正オフセットラインの溶断方向を決定する。図５の下段の部材１の場合、反時計回り（図中矢印）とすることで、母材３０の余肉が多く残っている部分が最後に溶断されるようになる。
【００３２】
同様に、図５に示した上段の部材２についても説明する。上段の部材２を溶断する時点では既に下段の部材１は溶断された後である。そこで、前記（１）〜（３）までの条件を満たすためには、第２開始点として、直線区間が１０ｍｍ以上で、横軸が最大となる補正オフセットライン１０上にとる。すなわち図示する点Ｃを第２開始点とする。そして、この第２開始点Ｃから最も最短距離となる溶断線、すなわち、部材１の形状を切り落とした部材１のオフセットライン１０上に第１開始点Ｄをとる。ついで、この上段の部材２を溶断するための経路として、（３）の条件を満たすために、時計回り（図示する矢印）となるように設定する。
【００３３】
以上のようにして作成された切断データの例を図７に示す。この図は、前述の図８に示したものと同じ形状の複数の部材の切断データを本実施例により作成したものである、図７と図８とを比較すれば分かるように、本実施例によるもの（図７）は、従来によるもの（図８）より、図７中の右上部分に、図８よりも多くの余裕ができて、各部材の充填率が高くなり母材の利用効率が良くなっていることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各請求項ごとに以下のような効果を奏する。
【００３５】
請求項１記載の本発明によれば、、各部材の形状データを一旦その形状が入る仮想形状データを作成し、この仮想形状データの長辺が母材の長辺に沿うようにレイアウトして、その後、実際の形状データをもとにその近接する間隔が設定した部材間隔となるように再レイアウトして、切断経路を決定することとしたので、母材から切り出す部材の充填率が高くなり、母材の利用効率が向上し、また、切断時の時間が短くなる。
【００３６】
請求項２記載の本発明によれば、各部材の形状データを閉折れ線を作成し、この閉折れ線から必要な部材形状の大きさより大きな切断軌跡が得られるように補正オフセットをかけた切断軌跡を求めることをしたので、切断軌跡が部材内側に入り込まなくなり、切り出す部材の不良発生率が減少する。
【００３７】
請求項３記載の本発明によれば、切断開始点を部材形状の円弧部分を避けるようにすることとしたので、円弧形状の荒れやただれを防止してきれいな寸法通りの円弧が切断できるようになり、また、余肉の少ない部分が最後とならないように切断経路を決めることにより、切断中の部材のそりやたわみが防止され、切り出した部材の品質が向上する。
【００３８】
請求項４記載の本発明によれば、例えばガストーチ溶断、アーク溶断、またレーザ溶断など比較的切断時のとり代が大きなものを用いた場合に、この溶断時のとり代を最小限したレイアウトが可能となり、母材の利用効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施例の切断データ作成方法の流れを示すフローチャートである。
【図２】上記実施例における補正オフセットを説明するための図面である。
【図３】上記実施例におけるマスクデータを説明するための図面である。
【図４】上記実施例におけるマスクデータのレイアウトを説明するためので図面である。
【図５】上記実施例のける切断経路の決定方法を説明するための図面である。
【図６】上記実施例において円弧部分を切断開始点とした場合の不具合を説明するための図面である。
【図７】上記実施例によって作成された切断データの一例を示す図面である
【図８】従来の切断データを示す図面である。
【符号の説明】
１、２…部材形状、１０…補正オフセットライン、
２０…マスクデータ、３０…母材。
【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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