(57)【要約】  電子情報源で規定される物品を製作するための、コンピュータ監視による方法を提供する。この方法は、コンピュータ制御可能な鋼材加工機と通信するコンピュータを用いて実施され、その鋼材加工機は、コンピュータの制御下で、物品の一次部材である例えば鋼製ビームを保持し、回転させるためのバイスを有するタイプのものである。該方法は、コンピュータを作動させることで、各物品に対応する一次部材を規定するデータを含む情報源からデータを抽出することを含む。コンピュータは、次に、一次部材である例えば鋼製ビームを変化させて物品にするために、加工機により一次部材に対して実行すべきタスクを決定する。コンピュータは、物品を製作するために、一次部材に対してタスクを実行するための一連のコマンドを加工機に送信する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ制御可能な鋼材加工機と通信するコンピュータを用いて、電子情報源で規定される物品を製作するコンピュータ監視による方法であって、
前記鋼材加工機は、前記コンピュータの制御下で一次部材を回転させるための少なくとも１つのアセンブリを有するタイプのものであり、
該方法は、前記コンピュータを作動させることで、
各物品に対応する一次部材を規定するデータを含む前記情報源からデータを抽出することと、
前記一次部材に対して、それらを変化させて前記物品にするために前記加工機により実行すべきタスクを決定することと、
前記物品を製作するために、前記一次部材に対して前記タスクを実行するための一連のコマンドを前記加工機に送信することと、
を含み、
前記一連のコマンドは、前記加工機の工具によるアクセスのために、前記一次部材を回転させるためのコマンドを含む、前記方法。
【請求項２】
前記情報源からデータを抽出する前記ステップは、前記一次部材に取り付けられる二次部材を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記情報源で規定されるように一次部材に二次部材が取り付けられると決定された場合は、実行すべき前記タスクに、該二次部材を該一次部材に対して溶接することが含まれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
人間オペレータが参照するための各物品の加工製作図の電子ファイルを、デジタル情報源から作成するように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記一次部材に対して前記タスクを実行する前記ステップの前及び／又は最中に、前記人間オペレータに対して、コンピュータ・ディスプレイ上に前記加工製作図を表示するように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記加工機に一次部材が正しく装着されていることを、前記加工機にチェックさせるように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記一次部材が正しく装着されていることをチェックする前記ステップは、前記加工機のレーザを、該一次部材が正しく装着されていることをチェックするように作動させることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記タスクを実行するときに、反りを補償することを可能とするため、前記部材の反りを確認するためのチェックを行うことを前記レーザに命令するように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
実行すべき前記タスクに対応する前記正しい部材が前記加工機に装着されていることを確認するため、前記装着された部材の断面をチェックするように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
二次部材が正しく選択されていることを、それが一次部材に溶接される前にチェックするように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項１１】
前記二次部材が正しいことをチェックする前記ステップは、前記加工機のレーザを作動させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記部材の例えば角形又は所定の角度である端部が真正であることを人間オペレータに確認させるプロンプトを表示するように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記人間オペレータが、前記部材の端部は真正ではないと応答した場合に、当該方法は、前記加工機によって該端部を真正にするように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加工機の前記工具からの信号を、その正しい動作を確認するために監視するように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
工具が正しく動作していないことが検出されると、前記コンピュータは、前記人間オペレータに該工具をチェックさせるためのプロンプトを表示するように作動する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記一次部材を回転させるための前記少なくとも１項のアセンブリは、前記コンピュータの制御下で並進移動することが可能であり、前記加工機は、同じく前記コンピュータの制御下で並進移動することが可能な１つ又は複数のガントリを有し、当該方法は、次のタスクを実行するための工具ヘッドが、妨げられることなく前記部材の作業領域まで確実に移動できるようにするため、回転用の前記アセンブリ及び前記１つ又は複数のガントリを移動させることで、パスの妨げを解消するように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記情報源からデータを抽出するように前記コンピュータを作動させる前記ステップは、前記一次部材の識別子を抽出することを含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
人間オペレータによって視覚的に識別するための前記識別子に相当するマークを、前記加工機によって前記一次部材に付すように、前記コンピュータを作動させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法を実施するための、前記コンピュータへの具体的な機械可読命令を記憶しているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア・プロダクト。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータ。
【請求項２１】
一次部材を対応する物品に変化させるように、該一次部材をコンピュータ制御による加工機で処理するための方法であって、
前記一次部材が前記加工機に正しく装着されることを確実にすることと、
前記一次部材に対して、その対応する物品を生成するために前記加工機で一連の所定のタスクを実行することと、を含み、前記タスクは、前記一次部材に二次部材を取り付けることを含む、前記方法。
【請求項２２】
デジタル情報源で規定される物品を製作するための、コンピュータにより実現される方法であって、
各物品に対応する一次部材を含む前記情報源からデータを抽出することと、
前記一次部材に対して、それらを前記物品に変化させるために実行すべきタスクを決定することと、
前記部材から前記物品を生成するため、コンピュータ制御による加工機により前記一次部材に対して前記タスクを実行するための一連のコマンドを生成することと、を含む、前記方法。
【請求項２３】
加工機を作動させるためのデータを、複数の物品について規定する情報源から抽出するための方法であって、
各物品に対応する一次部材の部材タイプを抽出するステップと、
一次部材に対して、その対応する物品を生成するために実行すべきタスクを、前記部材タイプを考慮して決定するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の方法を実施するための、コンピュータへの具体的な機械可読命令を記憶しているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア・プロダクト。
【請求項２５】
請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造部材から完成品を製作する方法に関するものである。好ましい実施形態では、コンピュータ制御の加工機によって、鋼製ビーム完成品などの構造物を製作する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術の文献、技術、方法、又は装置についての解説は、そのような先行技術が共通の常識的知識の一部を成すこと、もしくはかつて成していたことを承認又は証明するものであるとみなされるべきではない。
【０００３】
構造部材は、一般に建築業で用いられる。鋼材加工は、詳細図面に従ったＵビームなどの鋼部材の溶接及び切削を伴う。例えば、図１は、ユニバーサルビーム（「Ｕビーム」）１０４の形の一次部材から形成された鋼製の完成構造物１０２を示している。
【０００４】
Ｕビーム１０４は、詳細な製作図に従って、いくつかの特徴を組み込むように処理が施されている。Ｕビームには、そのフランジにノッチ１１２が切り込まれている。クリート１０６の形の二次部材が溶接されている。さらに、Ｕビームの端部１１４は、留め継ぎ端部を形成するように斜めに切り口が形成されており、また、エッジ補強材１０８の形の二次部材がＵビームに溶接されている。さらに、Ｕビームのフランジを貫通してボルト穴１１０が形成されている。
【０００５】
Ｕビームを変化させて物品１０２を作り出すためには、熟練工が、様々な特徴部の位置と寸法及び使用すべき材料の性質を示す諸元が記載された製作図に基づいて、加工しなければならない。熟練工は、溶接機及びカッターなどの様々な工具を用いて、クリートを取り付け、ノッチを切り込み、エッジ補強材を溶接し、Ｕビームの端部を留め継ぎ用に処理する。これらの作業は、一般に、数時間を要する。
【０００６】
これまでに、ロボットを用いて完成品の製作を自動化する様々なアプローチがなされている。例えば、自動車産業では、人間オペレータによって学習させたロボットを用いることが知られている。ロボットは、学習によって、例えば車のドアなど、車両の周知のコンポーネントに対して穴を開けるための、さらには溶接するための作業を行うときの人間オペレータの動きを覚える。
【０００７】
さらに、金属ブロックから製品を作るために、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ‐Ａｉｄｅｄ
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ：コンピュータ支援製造）システムを用いることが知られている。しかし、金属部材を加工して図１に示すような物品を製作するための、より効率的な方法が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、金属構造部材を製作するための自動化された方法を提供することであり、それは、先行技術で知られているそのような方法を改良したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様により、コンピュータ制御可能な鋼材加工機と通信するコンピュータを用いて、電子情報源で規定される物品を製作するコンピュータ監視による方法を提供し、鋼材加工機は、上記コンピュータの制御下で一次部材を回転させるためのアセンブリを少なくとも１つ備えるタイプのものであり、該方法は、コンピュータを作動させることで、
各物品に対応する一次部材を規定するデータを含む情報源からデータを抽出することと、
一次部材に対して、それらを変化させて物品にするために加工機により実行すべきタスクを決定することと、
物品を製作するために、一次部材に対してタスクを実行するための一連のコマンドを加工機に送信することと、を含み、
一連のコマンドには、加工機の工具によるアクセスのために、一次部材を回転させるためのコマンドが含まれる。
【００１０】
好ましくは、一次部材を回転させるための上記少なくとも１つのアセンブリは、該一次部材を保持し、回転させるように構成された一対のバイスを有する。
【００１１】
情報源からデータを抽出するステップは、一次部材に取り付けられる二次部材を決定することを含むことができる。
【００１２】
一次部材に二次部材が取り付けられると決定された場合は、実行すべきタスクは、該二次部材を該一次部材に対して溶接することを含み得る。
【００１３】
好ましくは、本方法は、人間オペレータが参照するための各物品の加工製作図の電子ファイルを、デジタル情報源から作成するように、コンピュータを作動させることを含む。
【００１４】
本方法は、一次部材に対してタスクを実行するステップの前及び／又は最中に、人間オペレータに対して、コンピュータ・ディスプレイ上に加工製作図を表示するように、コンピュータを作動させることを含むことができる。
【００１５】
好ましくは、本方法は、加工機に一次部材が正しく装着されていることを、加工機にチェックさせるように、コンピュータを作動させることを含む。
【００１６】
好ましくは、一次部材が正しく装着されていることチェックするステップは、加工機のレーザを、該一次部材が正しく装着されていることをチェックするように作動させることを含む。
【００１７】
本方法は、タスクを実行するときに、反りを補償することを可能とするため、部材の反りを確認するためのチェックを行うことをレーザに命令するように、コンピュータを作動させることを含み得る。
【００１８】
好ましくは、本方法は、実行すべきタスクに対応する正しい部材が加工機に装着されていることを確認するため、装着された部材の断面をチェックするように、コンピュータを作動させることを含む。
【００１９】
本方法は、二次部材が正しいことを、それが一次部材に溶接される前にチェックするように、コンピュータを作動させることを含むことができる。
【００２０】
好ましくは、二次部材が正しいことをチェックするステップは、加工機のレーザを作動させることを含む。
【００２１】
本方法は、部材の例えば角形又は所定の角度である端部が真正であることを人間オペレータに確認させるプロンプトを表示するように、コンピュータを作動させることを含むことができる。
【００２２】
好ましくは、本方法は、加工機によって端部を真正にするように、コンピュータを作動させることを含む。
【００２３】
好ましい実施形態では、本方法は、加工機の工具からの信号を、その正しい動作を確認するために監視するように、コンピュータを作動させることを含む。
【００２４】
工具が正しく動作していないことが検出されると、コンピュータは、人間オペレータに工具をチェックさせるためのプロンプトを表示するように作動し得る。
【００２５】
バイスは、コンピュータの制御下で並進移動することが可能であり、加工機は、同じくコンピュータの制御下で並進移動することが可能な１つ又は複数のガントリを有し、本方法は、好ましくは、タスクを実行するための工具ヘッドが、妨げられることなく部材の作業領域まで確実に移動できるようにするため、バイス及び１つ又は複数のガントリを移動させることで、パスの妨げを解消するように、コンピュータを作動させることを含む。
【００２６】
好ましくは、情報源からデータを抽出するステップは、一次部材の識別子を抽出することを含む。
【００２７】
本方法は、人間オペレータによって視覚的に識別するための識別子に相当するマークを、加工機によって一次部材に付すように、コンピュータを作動させることを含むことができる。
【００２８】
本発明のさらなる態様により、上記の方法を実施するための具体的な命令を記憶しているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア・プロダクトを提供する。
【００２９】
本発明のさらなる態様により、加工機を作動させるためのデータを、複数の物品を規定する情報源から抽出するための方法を提供し、該方法は、
各物品に対応する一次部材の部材タイプを抽出するステップと、
一次部材に対して、その対応する物品を生成するために実行すべきタスクを、部材タイプを考慮して決定するステップと、を含む。
【００３０】
本発明のさらなる態様により、上記の方法を実施するための具体的な命令を記憶しているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア・プロダクトを提供する。
【００３１】
本発明のさらなる態様により、一次部材を対応する物品に変化させるように、該一次部材をコンピュータ制御による加工機で処理するための方法を提供し、該方法は、
一次部材が加工機に正しく装着されることを確実にすることと、
一次部材に対して、その対応する物品を生成するために加工機で一連の所定のタスクを実行することと、を含み、タスクには、一次部材に二次部材を取り付けることが含まれる。
【００３２】
本発明のさらなる態様により、上記の方法を実施するための具体的な命令を記憶しているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア・プロダクトを提供する。
【００３３】
本発明の別の態様により、デジタル情報源で規定される物品を製作する方法を提供し、該方法は、
各物品に対応する一次部材を含む情報源からデータを抽出することと、
一次部材に対して、それらを物品に変化させるために実行すべきタスクを決定することと、
部材から物品を生成するため、コンピュータ制御による加工機により一次部材に対してタスクを実行するための一連のコマンドを生成することと、を含む。
【００３４】
本発明のさらなる態様により、上記の方法のうち１つ又は複数を実行するようにプログラムされたコンピュータを提供する。
【００３５】
詳細な説明は、本発明の上記概要の範囲を限定するものとみなされるべきものでは決してない。詳細な説明では、次のようないくつかの図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、鋼製Ｕビームの形の一次部材から製作される物品を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の好ましい実施形態による方法を実行する際に作動させる鋼材加工機を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、装置のバイスの拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、装置のバイスの別の図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、バイスのソリを動かすためのモータの図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、装置のモータの端面図であり、ロータリエンコーダ・アセンブリを示している。
【図２Ｆ】図２Ｆは、装置のガントリの上部の図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、装置の工具マウントの図である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、装置の制御システムのブロック図である。
【図２Ｉ】図２Ｉは、制御システムの制御キャビネットの内部の図である。
【図２Ｊ】図２Ｊは、作業の別の段階における装置の図である。
【図２Ｋ】図２Ｋは、作業のさらに別の段階における装置の図である。
【図３】図３は、本方法を実行する際に作動させるコンピュータシステムのブロック図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図７】図７は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図８】図８は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図９】図９は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図１０】図１０は、本発明の好ましい実施形態により、サードパーティ建築モデル１２０を処理するために、図３のアダプタ・ソフトウェア１１６が実行するステップを示している。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図１３】図１３は、ジョブ管理ソフトウェア１１８の動作中にディスプレイ１３６上に生成される画面のスクリーンショットである。
【図１４】図１４は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図１５】図１５は、ジョブ管理ソフトウェア１１８の動作中にディスプレイ１３６上に生成される画面のスクリーンショットである。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図１７】図１７は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図１８】図１８は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図１９】図１９は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２０】図２０は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２１】図２１は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２２】図２２は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２２Ａ】図２２Ａは、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２４】図２４は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２５】図２５は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２６】図２６は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２７Ａ】図２７Ａは、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図２８】図２８は、ジョブ管理ソフトウェア１１８の動作中にディスプレイ１３６上に生成される画面のスクリーンショットである。
【図２９】図２９は、ジョブ管理ソフトウェア１１８の動作中にディスプレイ１３６上に生成される画面のスクリーンショットである。
【図３０】図３０は、ジョブ管理ソフトウェア１１８の動作中にディスプレイ１３６上に生成される画面のスクリーンショットである。
【図３１】図３１は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図３２】図３２は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図３３】図３３は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図３４】図３４は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【図３５】図３５は、本発明の好ましい実施形態により、図３のジョブ管理ソフトウェア１１８によって実施される方法のステップを示している。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の好ましい特徴、実施形態、及び変形例は、以下の詳細な説明によって理解することができ、これは、本発明を実施するのに十分な情報を当業者に提供するものである。
【００３８】
図２Ａを参照すると、これは、鋼部材を加工するためのビーム加工機１３４を示しており、これを以下の説明では「アイアンマン」という別の呼び方をすることがある。
【００３９】
鋼製ビーム３１の形のワークピースが装着されたビーム加工機１３４を示している。
【００４０】
加工機１３４は、一対の内側レール２と、一対の外側レール４とを有している。２つの回転可能なバイス９、６が、一対の内側レール２に沿って動くようになっている。図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｇは、バイス９をより詳細に示している。
【００４１】
バイス６の構成は、バイス９の構成に一致しており、これについて、以下で図２Ｂ及び２Ｃを参照して説明する。バイス９は、ベアリングローラ１６によって相互に接続された一対の対向するプレート７、８の形のスタンドで構成されており、それらのベアリングローラは、各プレートに形成された対応する中央アーチ形カットアウトの周りにアーチ状に配置されている。ベアリングローラは、上記カットアウト内に配置されたアーチ形クレードル１８を支持しており、クレードルは、アーチ形の対向するフランジ２２、２４を有し、これらはプレート７、８のそれぞれのカットアウトの辺縁の周りでプレートの外側に張り出している。フランジ２４の周縁は歯状になっており、ステップダウン・コグ２６Ａ、２６Ｂの歯とかみ合っている。ステップダウン・コグ２６Ａ、２６Ｂの各々は、サーボモータ３０Ａ、３０Ｂ（図示せず）のそれぞれのスピンドル２８Ａ、２８Ｂに嵌合している。サーボモータ３０Ａは、位置エンコーダ４４（図２Ｅに示す）を備えており、これによって、後述する制御システムは、スピンドルの位置ひいてはクレードル１８の角度を監視することができる。
【００４２】
クレードルの内側を横切るようにサポートベンチ３４が装着されており、その上に、摺動可能な対向するジョー部１１（図２Ａに示す）が取り付けられている。摺動ジョー部１１は協働することで、通常は鋼製ビーム３１などの金属長尺部材であるワークピースを保持するように構成されている。
【００４３】
バイス９は、さらに、スタンドの対向するプレート７、８を支持するソリ４０を有し、これは、内側レール２の間で回転するホイール（図示せず）を有している。図２Ｄを参照して、サーボモータ４２が、ソリ４０の下側の両側部に取り付けられている。サーボモータ４２は、スピンドルを有し、それには対応するピニオン（図示せず）が装着されており、それらは、レール２の内側に沿って固定されたラック４３のそれぞれとかみ合っている。これによって、使用時には、サーボモータ４２が、バイス９を内側レール２に沿って正確に並進移動させることができる。また、バイス９の位置は、サーボモータ４２のロータリエンコーダからの信号を監視することによって特定することができる。
【００４４】
図２Ａを再び参照するとともに、さらに図２Ｆを参照して、３つのガントリ１３、２１、２３を含む並進アセンブリが、外側レール４に沿って動くようになっている。それらのガントリは、同様の構成のものであり、それらについてガントリ１３を参照して説明する。ガントリ１３は、それぞれのベース４４、４６から上方に延出する一対の直立ポスト１５、１７で構成されている。ベース４４、４６は、サーボモータ２７を備えており、これらは、先にバイス９に関して説明したのと同様のラック・アンド・ピニオン構成によって、外側レール４に連結されている。これにより、ガントリ１３を、後述するように、電子制御システムにより、正確に外側レール４に沿って移動すなわち並進移動させることが可能である。
【００４５】
平行なクロスレール４８、５０が、ポスト１５、１７の上端にまたがるように延びている。キャリッジ１９が、クロスバー４８、５０に渡るように装着されて、それらに沿って摺動するように構成されている。対向するスプロケットの間で、上側クロスレール内に駆動ベルトが装着されて、ポスト１７の頂部に取り付けられたサーボモータ５２によって回転するように構成されている。駆動ベルトは、キャリッジ１９に連結されており、サーボモータ５２を作動させることによって、キャリッジ１９をクロスバー４８、５０に沿って正確に所望の通りに位置付けることができる。
【００４６】
一対の平行な垂直レール５４、５６が摺動するようにして、キャリッジ１９に係合している。サーボモータ５８を作動させることによって、垂直レール５４、５６を、キャリッジ１９に対して昇降させることができる。
【００４７】
サーボモータ５８は、垂直レール５６内に装着された駆動ベルトに連結されており、これがキャリッジ１９と係合していることで、レール５４、５６をキャリッジに対して昇降させる。
【００４８】
図２Ｇに示すように、多軸型の工具マウント・アセンブリ６２が、レール５４、５６の下端に装着されている。工具マウント・アセンブリ６２は、水平支持板６０を有し、その上にパンニング・サーボモータ６４が取り付けられている。パンニング・サーボモータ６４のスピンドルは、支持板６０の開口部を通って突き出しており、そして、ロール・サーボモータ６８を支持する垂直ヨーク６６に接続されている。これによって、ロール・サーボモータ６８のスピンドルに装着された例えばプラズマカッター（図示せず）である工具を、５つの動作軸について動かすことができる。プラズマカッターの他に、工具マウントに取り付けることができる交換可能な他の工具には、溶接機、マーカ、塗料スプレーヘッド、電磁石、レーザ位置検出器、ドリルが含まれる。工具マウントには、同時に１つより多くの工具を装着することができる。例えば、ある状況では、反対方向の複製である２つの工具を取り付けることができ、それぞれを必要に応じて使用する位置に回転させることが可能である。
【００４９】
工具マウント・アセンブリの５つの動作軸には、３つの並進軸が含まれており、それらは、サーボモータ２７による外側レールに沿ったＹ並進と、サーボモータ５２によるクロスバー４８、５０に沿ったＸ並進と、ステッピングモータ２５による垂直レール５４のクレードル１９に対するＺ並進である。さらに２つの回転動作軸があり、それらは、パンニング・サーボモータ６４のスピンドルの周りの回転と、ロール・サーボモータ６４のスピンドルの周りの回転である。同じく、ガントリ２３の工具マウントも、ガントリ１３のそれと同様に５次構成とする。一方、ガントリ２１は、さらに、パンニング・サーボモータ６４とロール・サーボモータ６８との間に直角に連結されたティルト・サーボモータを備え、これによって、６次で動作する工具マウントを提供する。
【００５０】
制御システムのブロック図を、図２Ｈに示している。制御システムは、各ガントリに対応する３つの制御キャビネット７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを有している。図２Ｉは、キャビネット７０Ａの内部を示している。
【００５１】
各制御キャビネットは、ガリル（Ｇａｌｉｌ）コントローラボード７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを収容しており、これは対応するＰＷＭサーボアンプ・アレイ７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃに接続されており、そしてこれによって、ガントリ、バイス、工具マウントに関連付けられたサーボモータのアレイ８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃを駆動する。回路ブレーカ・アレイ７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃは、サーボアンプとサーボモータを過電流サージから保護するものである。
【００５２】
コントローラボード７２はそれぞれ、その制御対象のサーボモータからエンコーダデータを受信する。それぞれのコントローラボードは、イーサネット（登録商標）・ネットワーク７４上で個別にアドレス可能であり、マスタＰＣ７８と通信する。マスタＰＣ７８は、鋼材加工製作図を処理し、関連データを抽出し、ユーザ入力を促し、抽出した図面データ及びユーザ入力を適切なコントローラボード宛のコントローラボード・コマンドに変換するための命令を含むプログラム８０を実行する。
【００５３】
プログラム８０は、磁気ディスク又は光ディスクのような、ＰＣ７８の二次記憶装置に保存されている。
【００５４】
ＰＣ７４からのコマンドに応じて、コントローラボードは、加工作業を実行するようにサーボモータを作動させる。また、サーボモータ・エンコーダからのエンコーダデータを前処理及び中継して、ＰＣ７８に返す。
【００５５】
コントローラボード７２Ａ、７２Ｂ、７Ｃは、３つのガリル・コントローラボードからなる。これらは、イーサネット（登録商標）アドレス指定可能なボードであり、それぞれ、最大８軸までの動作軸を持つシステムを制御することが可能である。このイーサネット（登録商標）・モーションコントローラは、極めてコスト重視かつスペース重視の用途のために設計されている。コントローラは、コントローラと駆動装置との間の配線及び接続の問題を解消するように設計されている。５００ワットまでのステッピング・サーボモータ、ブラシ付き及びブラシレス・サーボモータを駆動するために、プラグイン・アンプを使用することができる。あるいは、ボードを、任意の出力範囲の外部駆動装置に接続することができる。
【００５６】
ガリル・コントローラは、米国ガリル・モーション・コントロール社（Ｇａｌｉｌ
Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，２７０ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗａｙ，Ｒｏｃｋｌｉｎ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５７６５，ＵＳＡ）から入手可能である。
【００５７】
使用時には、重心を保つようにバイス９、６によってビーム３１をジョー部１１で把持し、そして、それらのサーボモータ、例えばバイス９のサーボモータ３０Ａ、３０Ｂを作動させることによって、アーチ形クレードル１８を回転させ、これにより、ビームをその長軸の周りに回転させる。このようにして、例えばガントリ１３の工具マウント６２である工具マウントは、ビームのすべての側面にアクセスすることができる。また、工具マウントは、いくつかの自由度で動作するので、それらに取り付けられる工具は、ビームのどの側面においても、実質的にあらゆる角度で作用することができる。
【００５８】
装置を作動させる方法の実施形態の一例として、クリートなどのコンポーネントをビームの所定位置に溶接することが要求されていると仮定する。クリートは、所定の格納領域に格納されており、それは例えば、装置上又はその近くに取り付けられたカセットである。
【００５９】
対向するバイス内にビームを配置した後に、それを回転させて、クリートを取り付けるべきビーム上の位置に溶接工具ヘッドがアクセスできるようにする。そして、ビームが正しく位置付けられており、クリートがカセット内で正しい向きになっていることを、レーザ計測工具ヘッドでチェックする。この最後のステップは、クリートの非対称スロット、他の開口部、エッジ、又はマークの正しいほうが上位になっていることの確認を伴うことがある。
【００６０】
クリートが正しい向きになっているのであれば、次に電磁ヘッドを作動させて、そのクリートを保持し、そして溶接のために、それをビーム上の正しい位置に移動させる。次に溶接ヘッドを電磁ヘッドと連携して作動させることで、クリートをビームに溶接する。言うまでもなく、本方法では、電磁ヘッド、レーザヘッド、溶接ヘッドが取り付けられるガントリの形の並進アセンブリが、ビームの長さ全体において上下に動くことで、工具ヘッドにより様々な作業を実行することができる。本方法の実行中には、工具ヘッドマウント上のサーボモータと、様々なガントリ及びバイスのサーボモータを、図２Ｈに示す制御システムによって、すべて作動させるとともに監視、すなわち制御する。
【００６１】
図２Ｊ及び２Ｋは、レール２、４に沿って様々な位置にスライドさせたガントリとバイスで加工する様々な段階における加工機１３４を示している。
【００６２】
機械は、さらに、以下のように作動させることができる。
ｉ）    ワークピースを、定寸、直角、斜め、単純曲線、複合曲線の切断片にカットする。
ｉｉ）  ワークピースのいずれかの面に穴を開ける。
ｉｉｉ）ワークピースに識別マークを施す。
ｉｖ）  クリートを溶接できるように所定位置に保持する。
ｖ）    クリートを仮溶接する。
ｖｉ）  クリートを本溶接する。
ｖｉｉ）完成したものに、塗装スプレーヘッドで塗料を吹き付ける。
【００６３】
その作動の際には、工具マウントと、例えばビームであるワークピースとの間の相対運動は、バイスを静止させたままで工具を動かすか、又はワークピースと工具の双方を同時に動かすか、いずれかによって達成され得る。制御システムは、作業領域を固定したままで、最後の部分が処理された後に作業領域に材料を送り込むことで、ある長さの材料からの複数の小さな部分を処理するように、プログラムすることが可能である。
【００６４】
先に図１の説明において言及した鋼材加工製作図は、図１の物品を製作する際に熟練工を誘導するために用いられるものであるが、それらを、構造用鋼のサードパーティモデルなどの情報源から作成することができる。そのようなモデルは、一般に、その物品が使用される建築物の３次元建築図面を含んでいる。
【００６５】
本発明者らは、先に図２Ａ〜２Ｋに関して説明したアイアンマンのような装置を用いて、図１に示すような金属構造物を製作する方法を開発した。好ましい実施形態では、本方法は、３次元建築図面から情報を抽出することと、タスクのリストを作成することと、を含む。タスクは、図面で規定される物品を製作するために、いくつかのタイプの一次部材のいずれかに対して、アイアンマンが実行するためのものである。このとき、好ましい方法は、タスクごとに適切な部材がアイアンマンに装着されたことを確認することと、そして、そのタスクを実行するようにアイアンマンの各種モータと工具にコマンドを送ることと、を含む。
【００６６】
図３は、それぞれ本発明の好ましい実施形態によるアダプタ・ソフトウェア・パッケージ１１６とジョブ管理ソフトウェア・パッケージ１１８とを含む、システムのブロック図である。
【００６７】
図３を参照して、３Ｄ構造モデルのデータベース１２０の形で情報源が提供され、これは、サードパーティ建築図面を含んでいる。建築図面は、適当なコンピュータシステム上で動作する構造用鋼ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ‐Ａｉｄｅｄ
Ｄｅｓｉｇｎ）パッケージを含むサードパーティ構造設計システム２４を用いて、設計者１２６により作成されたものである。
【００６８】
本発明の実施形態により、アダプタ・ソフトウェア・モジュール１１６が提供される。アダプタ・ソフトウェア・モジュールは、ＡＰＩを用いて、建築図面のデータベース２０とインタフェースしている。従って、アダプタ・ソフトウェア１１６は、パッケージごとに異なる専用のＡＰＩを用いることで、いくつかの異なる建築ソフトウェア・パッケージとインタフェースすることができる。
【００６９】
アダプタ・ソフトウェアは、建築図面データベース１２０に問い合わせて、そこに保存されている物品の製作を規定するデータを抽出する。物品の詳細は、コンピュータネットワーク１２８を介してジョブ管理ソフトウェア１１８にインポートするために、ＳＱＬデータベース１２２に保存される。
【００７０】
ジョブ管理ソフトウェア１１８は、制御コンピュータ１３０上で動作し、この制御コンピュータは、アイアンマン加工機１３４にインタフェースしていることで、加工機の各種エンコーダ及びセンサからデータを受信することが可能であり、また、その各種モータ、アクチュエータ、電動工具を作動させるためのコマンドを送信することが可能である。そのインタフェースの１つのバージョンを図２Ｈに示しており、この場合、図３のコンピュータ１３０は、図２Ｈのコンピュータ７８に相当し、図３のソフトウェア・プロダクト１３２は、図２Ｈのソフトウェア８０に相当する。ソフトウェアは、光ディスク又は磁気ディスク又は固体記憶装置などの機械可読媒体１３２上に提供される具体的な機械実行可能命令として提供することができる。
【００７１】
ソフトウェア１１８が実行されているときに、オペレータが制御コンピュータ１３０及び加工機１３４とインタフェースするためのヒューマン・マシン・インタフェースは、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）タッチパネル１３６の形で提供される。図３では、ＬＣＤタッチパネルは、加工機１３４に接続されたものとして示しているが、言うまでもなく、それは制御コンピュータ１３０とも通信し、その制御コンピュータへのインタフェースをオペレータに提供するものである。
【００７２】
アダプタ・ソフトウェア１１６によって、サードパーティ建築モデルを処理するために実行されるステップを、図４〜１０をなすソフトウェア図の「２００」シリーズに示している。これらのステップは、ソフトウェアの命令としてコード化され、そして制御コンピュータ１３０により実行するため、具体的な機械可読命令として媒体１３２に保存される。これによって、使用時には、制御コンピュータ１３０が本明細書に記載の方法を実行するようにプログラムされる。
【００７３】
制御コンピュータ１３０は、ジョブ管理ソフトウェア・パッケージ１１８を実行している間に、これによって、ＳＱＬデータベース１２２に問い合わせし、そして、３Ｄモデル１２０で表現されている物品を製作するためにアイアンマンが実行するためのタスクのリストを作成する。
【００７４】
その後、制御コンピュータ１３０は、アイアンマン鋼材加工機１３４にコマンドを発し、これによって加工機が一次部材に対してタスクすなわち一連の作業を実行することで、例えば図１に示すような完成品が製作される。この過程で、オペレータ１３８は、ジョブ管理ソフトウェア１１８とやりとりし、実行された様々なステップを確認するための各種メッセージ及びユーザ入力プロンプトが提示される。ジョブ管理ソフトウェア・モジュールによって、物品を製作するためのタスクを実行し、アイアンマン１３４を駆動するために実行されるステップを、図１１、１２、１４、１６〜２７Ｂ、３１〜３５をなすソフトウェア図の「３００」シリーズに示している。
【００７５】
ジョブ管理ソフトウェア１１８は、図２Ａ〜２Ｋに関して説明したものと異なる他のタイプの機械との連携で動作させることも可能である。異なるアイアンマン機械には、異なるドライバレベル・モジュールを用いることができる。例えば、他のバージョンの機械においてアイアンマンのガントリアーム寸法又はモータコントローラが変更された場合に、それはソフトウェアの上位コードには影響しない。ドライバレベル・モジュールには、ガントリを衝突させることなく動かすためのルーチンが含まれている。これによって、例えば、部材の両端部に穴を開けることが可能である。ドライバレベル・モジュールの１つであるＳＡＦＥ
ＤＲＩＶＥには、例えば、バイスのクレードルの回転を制御するモータを作動させることにより部材を回転させることが含まれる場合がある。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態では、ソフトウェアは、いくつかのタイプの構造部材のパラメータを、以下のように記憶するように構成されている。
【００７７】
矩形断面を有する「矩形ホローセクション」（ＲＨＳ：Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ
Ｈｏｌｌｏｗ Ｓｅｃｔｉｏｎ）。ソフトウェアによってＲＨＳ用に記憶されるパラメータは、部材の長さ、幅、高さ、コーナ半径、肉厚、元の３Ｄ建築図面モデルの識別子であるマーク、である。
【００７８】
正方形断面を有する「正方形ホローセクション」（ＳＨＳ：Ｓｑｕａｒｅ
Ｈｏｌｌｏｗ Ｓｅｃｔｉｏｎ）。ＳＨＳ用のパラメータは、幅が高さに等しいこと以外は、ＲＨＳ用と同じである。
【００７９】
中央の垂直ウェブと、対向するフランジとを有する「ユニバーサルビーム」（Ｕビーム又は“Ｉ”ビーム）。パラメータは、長さ、幅、フランジからウェブへの内側半径、フランジ厚、ウェブ厚、フランジの外側コーナの外側半径、マーク、である。
【００８０】
管：長さ、外径、厚さ、マーク。
【００８１】
ＰＦＣ（Ｐａｒａｌｌｅｌ
Ｆｌａｎｇｅ Ｃｈａｎｎｅｌ：平行フランジ溝形鋼）：長さ、幅、内側半径、ウェブ厚、フランジ厚、マーク。
【００８２】
板：幅、高さ、厚さ。板のスロットと穴についてのスロットパラメータ及び穴パラメータ。これらは、板が一次部材に溶接される側の板のコーナに対するＸＹ座標として記憶される。例えば、円形穴は、（ｘ，ｙ，ｒ）として記憶される。スロットは、（ｘ１，ｙ１，ｘ２，ｙ２，ｒ）として記憶され、このとき、ｘ１、ｙ１は、スロットの一端の位置であり、ｘ２、ｙ２は、スロットの他端の位置であり、ｒは、スロットの各端及び半分の幅に関する円の半径である。
【００８３】
クリートは、板の一種である。
【００８４】
カスタム部材は、特定の用途のために設計された部材である。すべてのコンポーネントは、レーザ切断された板であり、溶接によって相互接続される。
【００８５】
カスタム部材のデータは、一連の板のデータとして記憶される。モデリングシステムは、板を相互接続する溶接部について記憶し、それには溶接タイプが含まれる。カスタム部材のそれらの板が１ｍｍの範囲内に入る場合は、それらは一緒に溶接されるとみなされる。
【００８６】
部材座標系は、各部材に対して、それぞれの部材の一端をゼロ座標として用いられる。
【００８７】
ソフトウェアでは、上記の基本部材は、データオブジェクトとしてモデル化され、継承属性が用いられる。
【００８８】
各部材について記憶されるマークは、英数字である。加工プロセスの終わりに、マークは、関連付けられる部材の上面に溶接されるか、又はスクライブにより形成される。これによって、マークは、組立工に見えるようになって、組立工がそれらの物品を１つに組み立てて鋼構造物を形成する際の助けとなる。
【００８９】
次に図４を参照すると、これは、サードパーティモデル１２０からなる情報源を処理してデータベース１２２を生成するために、図３に示すアダプタ・ソフトウェア・パッケージ１１６により実行されるステップの上位図２００を示している。
【００９０】
図４を参照して、最初に、例えばデータベース１２２の形の情報源から得られるファイルであるサードパーティモデルを、ジョブ管理ソフトウェア１１８にロードし、それは、モデルの対象である建築物を記述するすべての情報を含むものである。その後、オペレータ１３８は、サードパーティモデルをインポートするための選択肢を選択するように促される。次に、ソフトウェアによりプロジェクト情報を抽出し、それは、図１で述べた物品のような、加工された鋼部材である物品についての情報である。データを抽出するために、ソフトウェアは、モデル内の一次部材のそれぞれについての情報を、ループで処理する。アダプタ・ソフトウェア１１６（図３）により実行されるデータ抽出及び処理ステップの詳細を、図式２２０（図５）と、図６、７、８、９に示すそのサブフローチャート２５０、２５２、２５３、２５４に提示している。
【００９１】
２００―図５―「モデル内の各一次部材についての情報の抽出及び処理」
モデル内の各一次部材についての情報を抽出及び処理するためのプロシージャには、以下のものが含まれる。
【００９２】
２５０―図６―「部材タイプを抽出すること」、すなわち、それは上記のタイプのいずれかであり、それがカスタム部材である場合には、部材の材料特性を記憶することを含み、また、カスタム部材である場合には、複数の板で構成されるカスタム部材コンポーネントを抽出し（２５１）、それらの座標データを正規化することを含む。
【００９３】
２５２―図７―「部材の向きを計算すること」。これは、部材の各面の最高すなわち最大の（ｘ，ｙ，ｚ）座標を確認することを含む。次に、その確認された（ｘ，ｙ，ｚ）座標を用いて、それらの面を最高かつ最近傍の順にソートする。そして、最高かつ最近傍の面に「トップ」面としてのフラグを設定し、部材の正規化座標を記憶し、トップのものにマークを付ける。
【００９４】
２５３―図８―「付属部材情報を抽出すること（２２０）」。例えば、クリート又はエッジ補強材の形の二次部材が、一次部材に溶接される場合がある。これらの二次部材は、必ず何らかの形の板である。図８（２５３）に示すように、付属二次部材情報を抽出するステップには、板の材料特性と、それの正規化された点データと、一次部材の座標空間におけるそれの一次部材すなわち「親」部材に対する空間的関係と、を記憶することが含まれる。
【００９５】
２５４―図９―「実行すべき一次部材タスクを特定する」。このルーチンには、一次部材において、それを変化させて完成品を製作するために実施する必要のある作業、つまり「タスク」を特定することが含まれる。
【００９６】
実施することが必要となるタスクのタイプには、スライス、ノッチ形成、穴開け、マーキング、がある。各タスクは、タスクを実施するのに使用すべきアイアンマンの工具ヘッドを指定するとともに、タスクを実行すべき一次部材上の位置を特定する、一連の座標及び動作として記憶される。
【００９７】
取り付けのタイプと特性が、溶接タスクとして記憶されるのは、この段階である。溶接タスクは、二次部材すなわち板を一次部材に溶接するようにアイアンマンを作動させるために用いることができる情報を含んでいる。この情報には、溶接部の長さ及びタイプが含まれる。
【００９８】
最後に、多角形板の外形、マーキング層、穴の外形で、ＤＸＦ（すなわち、Ｄｒａｗｉｎｇ
ｅＸｃｈａｎｇｅ Ｆｏｒｍａｔ：図面交換フォーマット）ファイルが作成される。この図面は、一次部材への取り付け中に表示することが可能な板の視覚表現を提供するものであり、これによって、オペレータは、正しい板が使用されて、取り付けられつつあることを確認することができる。
【００９９】
上述の抽出及び処理のステップは、図３に示すアイアンマン・アダプタ・ソフトウェア１１６によって実行される。抽出及び処理ステップが完了した時点で、３Ｄ構造モデル１２０は、一次部材と二次部材、それらの相互関係、さらに、一次部材と二次部材を元々３Ｄ構造モデル１２０で規定された物品に変化させるためにアイアンマンによって実行する必要のあるタスク、からなるシーケンスを含むデータベース１２２に変換されている。このデータベースは、ＳＱＬデータベース又はＸＭＬドキュメントとすることができ、図３では、「アイアンマン・システムへのインポート向けに変換されたプロジェクト」というボックス１２２として示している。
【０１００】
図３に示すアイアンマン・ジョブ管理ソフトウェアは、変換されたプロジェクトを処理して、元の３Ｄ構造モデル１２０で規定された様々な物品を製作するようにアイアンマンを作動させるためのコマンドを生成する。
【０１０１】
アイアンマン・ジョブ管理ソフトウェア１１８にコード化されている方法の概略を、図１１及び１２に示す図式３００に提示している。
【０１０２】
３００―「部材を処理する」―図１１及び１２
最初に、アイアンマンによって処理すなわち製作するための物品が選択される。物品は、人間オペレータによる物品識別コードのスキャンもしくは手入力によって、又は単純にその物品が物品処理リストで次のものであることによって、選択することができる。
【０１０３】
次に、その選択された物品について、部材のパラメータがロードされ、さらに、処理タスクのリストがロードされる。これらのパラメータ及び処理タスクは、予め作成されたデータベースから取得される。
【０１０４】
３００の項目４では、図３のＬＣＤディスプレイ１３６上に、人間オペレータがアイアンマンのバイスに正しい部材を装着することを支援するための画面が生成される。表示される画面を図１３に示しており、これは、部材プロファイル及び物品エレベーションの製作図を含んでいる。これによって、アイアンマンのバイスに装着するのに正しいタイプの部材が確実に準備されるように、人間オペレータを支援する。部材が正しく特定されたら、人間オペレータは、図１３の画面で「完了」ボタンをクリックすることによって確定する。
【０１０５】
３０５―図１４―「装着シーケンスとチェックを実行する」
アイアンマン内に一次部材を装着するためのシーケンスには、バイスを開くことと、ガントリ１（図２Ａにアイテム１３として示す）を部材の端部となる位置に動かすことと、が含まれる。部材のその端部は、ガントリ１の工具ヘッド上のレーザによって、部材が正しい材料厚と寸法を有することを確認するために、レーザスキャンされる。スキャンされた寸法が許容範囲内にない場合には、システムは、続行することなく、アイアンマンへの再装着をオペレータに促し、そして、再装着された部材が正しい寸法と材料厚であることを再度確認する。
【０１０６】
再び図１１（３００のステップ６）を参照して、タスクのリストが、材料の先頭で斜めスライスを実行するタスクを含む場合、それに従って材料をスライスする。あるいは、部材の端部が「グリーンエンド」である場合、すなわち端部が正確な角形ではないか、又は他の何らかの理由で容認できない場合に、（ステップ６．２で）オペレータに助言を求めるプロンプトが表示される。図１５は、部材の端部がグリーンエンドであるか否かについて人間オペレータが報告するように促すために生成される表示のスクリーンショットである。
【０１０７】
人間オペレータが、その端部はグリーンエンドであることを示唆した場合は、システムは、角形にするようにその端部にスライスを実施する。部材タイプごとに、それぞれ、スライス実行のための独自のスクリプトを有する。スクリプトは、プラズマカッターとそのガントリを動かし、さらに必要であればバイス内の部材を回転させることで、プラズマカッターを部材の端部に近づけて、端部を薄く切り落とすための命令を含んでいる。
【０１０８】
部材のタイプごとのスライス動作のステップの詳細は、３５１（図１６）、３５１Ａ（図１７）、３５１Ｂ（図１８）、及び３５４（図１９）に提示している。
【０１０９】
図１１（３００）を再び参照して、スライスを実行した後に、部材の新たなゼロ座標を更新し、ワールド座標系に対応づける。
【０１１０】
次に、図１２の細目８．１〜８．６に記載されているようにして、部材を所要のカット長までバイスを通して引き出す。その後、３０９（図２０）、３１０（図２１）、３１１（図２２）、３１２（図２３Ａ、２３Ｂ）、３１３（図２４）に示すように、端部のスライス、ノッチ形成、穴開け、溶接、文字マーキングが、さらに実行される。
【０１１１】
様々なタスクを実行する際には、ガントリを、それらのレールに沿って動かすことで、部材を加工する位置に様々な工具ヘッドを移動させる必要がある。ガントリを動かすため、３５２（図２５）に詳細を示すように、安全駆動（Ｓａｆｅ
Ｄｒｉｖｅ）ルーチンが提供される。Ｓａｆｅ Ｄｒｉｖｅは、移動させるガントリが、妨げられることなく、その移動先に到達できることを確認する。移動させるガントリと作業領域との間に位置する例えば他のガントリである障害物がある場合、Ｓａｆｅ
Ｄｒｉｖｅルーチンは、妨げとなるガントリを、邪魔にならない所すなわち作業領域の向こうに移動させる。Ｓａｆｅ Ｄｒｉｖｅルーチンは、さらに、バイスの１つが作業領域の妨げとなっているかどうかチェックする。妨げとなっている場合は、バイス・クランプを開いて、バイスを移動させることで、作業領域の妨げを解消する。前述のように、あらゆるバイス、ガントリ、加工ヘッドの位置は、タスク処理中に継続的に監視及び更新される。
【０１１２】
鋼構造部材は、わずかな反り、すなわち長さ方向の湾曲を有し、従って、完全に真っすぐではない。Ｓａｆｅ
Ｄｒｉｖｅルーチン（図２５の３５２）は、反り読み取り（Ｃａｍｂｅｒ Ｒｅａｄ）ルーチン（図２６の３５３）を呼び出し、これは、ガントリのレーザの１つを用いて、部材の高さをスキャンし、反りを考慮して作業領域の位置を確認する。Ｃａｍｂｅｒ
Ｒｅａｄルーチンは、部材上の加工位置について、新たな頂面と面端の値を記録し、これによって、工具を、Ｓａｆｅ Ｄｒｉｖｅルーチンにより部材上の正しい位置に移動させる。
【０１１３】
図式３１１（図２２）は、部材への穴開けタスクを実行するためのルーチンを示している。ガントリとバイスの移動回数を最小限とするため、ある特定の加工ゾーンにおけるすべての穴開けタスクは、次の加工ゾーンに進む前に実行される。加工ゾーンとは、機械が障害物を気にすることなく自由に動作することができる、ある特定の平面で、３次元での移動が許される計算されたボックスである。一例として、バイス位置にある第１のバイスの前にある領域と加工面は、加工ゾーンである。このゾーンは、バイスがより前方にあれば、それだけ大きくなる。加工面が、右側面への加工から上面に変更されると、加工ゾーンは、部材を回転させた場合と同様に変化する。
【０１１４】
機械が２つのバイスの間で移動及び動作する場合、加工ゾーンは、バイス間の移動行程の両端となる。
【０１１５】
図式３１１（図２２）のステップ４．１〜４．１０は、穴を開けるための方法を示している。言うまでもなく、切削工具の切断要素は、カーフを有する。カーフは、カッターによってなされる切断の幅である。アイアンマンのプラズマ切断工具は、プラズマ切断工具のパスを計算する際に考慮されるカーフを有している。計算されるパスは、図２２Ａに示す輪郭をたどる。これは、穴の外周の範囲内からのリードインを含み、これによって、不均一な穴につながる穴の周縁近くでのカッターのターンオンがないようにしている。穴開けのためのこの考案されたアプローチは、真円形の穴を得るために必要である。
【０１１６】
プラズマ工具の施用が、切断を外径上で開始するものである場合、穴は欠陥となる。
【０１１７】
図２２Ａを参照して、最初に、プラズマによる材料への突き刺しが、静止した状態で行われる。突き刺しから動作までに時間がかかると、これによる材料の焼損により切断カーフが大きくなって、「鍵穴」のような外観となる。同様に、機械が目標切断速度まで加速するとカーフが大きくなり、加速の開始時及び逆の減速時に、加速が外径と一致していないと狭くなる。
【０１１８】
好ましい実施形態では、真円形の穴を開けるための方法は、このような欠陥領域を、穴くずの内部に取得するものであり、以下のプロシージャに従って穴を開けるものである。
１．穴の中心で突き刺しを開始する。
２．穴の中心から外縁までの移動中に目標速度に達する。
３．内側から滑らかな弧を描くように開始して、その曲線の頂点で外縁に合流させることで、方向を急に変化させた場合に生じる欠陥を軽減する。
４．穴が完成したら、外側の最後の弧を、外側の最初の弧と同じ頂点において、続けて内側に弧を描くように穴くずまで減速しながら延長する。
【０１１９】
図式３１１のステップ５（図２２）で、切削動作ルーチン３５４（図１９）が呼び出される。切削動作ルーチンでは、トーチすなわちプラズマカッターである工具をオンにして、予め計算された連続パスで切削し、その後トーチをオフにする。トーチをターンオンするプロセスを図式３５５（図２７Ａ）に示しており、トーチをターンオフするプロセスを図式３５６（図２７Ｂ）に示している。トーチオン・プロセスのステップには、プラズマカッター・トーチのセンサからコンピュータシステムにフィードバックされるアーク信号がオンであることを確認することが含まれる。（図２７の図式３５５のステップ３．２に示すように）アーク信号が確認されない場合は、図２８に示すような画面を表示することで、トーチをチェックして正常に機能していることを確認するようにオペレータを促す。
【０１２０】
図式３１２（図２３Ａ、２３Ｂ）は、溶接タスクを実行するためのプロシージャを示している。これは、例えばクリート及び補強板である板を部材に溶接することを含む。最初に、ガントリ１を移動させて、作業領域から取り除く。次に、アイアンマンに取り付けられているか、又は隣接している板カセットもしくは板シェルフから、板を取得する。ステップ３．１で、図２９に示すような画面を表示して、正しい板がシェルフから得られることを確認するようにオペレータを促す。画面には、板の図面と、部材に溶接されるべき位置に配置された板を示す製作図とが含まれる。
【０１２１】
正しい板を確かに取得する準備ができていることをオペレータが確認したら、ガントリ２（すなわち図２Ａのアイテム２１）を、カセットに隣接する位置まで移動させて、そのレーザ工具でスキャンすることによって、板材の厚さ、寸法、穴中心をチェックする。
【０１２２】
スキャンによる情報が、現在のタスクの板情報と一致していない場合は、図３０に示すように板エラー・メッセージを表示する。
【０１２３】
正しいプレートがカセットにあると確認されたら、ガントリ２の電磁工具を作動させて、板を取り出し、そのガントリを安全な位置に動かす（ステップ３．４〜３．７）。ステップ４で、Ｓａｆｅ
Ｄｒｉｖｅコマンドを呼び出して、ガントリ２を動かすことで、溶接される板を、部材上の溶接による取付け位置まで移動させる。次に、溶接工具が装着された工具ヘッドを有するガントリ３（すなわち図２Ａのアイテム２３）を、板溶接位置まで移動させる。ガントリ２の電磁石で板を所定位置に保持しながら、ガントリ３の溶接工具により仮溶接を実行する。その後、電磁石を非作動にして、ガントリ２を作業領域の外に移動させる（図２３Ｂの３１２のステップ６．１〜６．３）。
【０１２４】
ステップ６．４．１で、ガントリの工具ヘッドを、溶接を開始するのに適切な向きに動かす。工具ヘッドは、ガントリ上で、回転可能であるとともに、上下と左右にスライドさせることができ、さらに、ガントリをレールに沿って前後に移動させることができる。これらの動きは、すべて、アイアンマンのモータを駆動源としている。このため、溶接工具を適切な向きに動かすステップは、タスク・データで定められた目的の位置を実現するように、各種モータを作動させることと、監視することとを含む。
【０１２５】
ステップ６．４．２で、溶接が、図式３５７（図３１）に記載された一連の溶接動作として実行される。溶接動作シーケンス（図式３５７）は、溶接工具をオン・オフにするために、サブルーチン３５８（図３４）と３５９（図３５）を呼び出す。溶接工具オン・ルーチン３５８（図３４）のステップ５で、溶接工具のアーク信号が示されていることを確認するチェックを行う。アーク信号が示されていない場合は、画面（図３５）を表示することで、溶接工具の消耗品と設定をチェックするようにオペレータを促し、また、それが完了したことを承認させる。
【０１２６】
特にクリートとベースプレートを溶接するための補足ステップ６．４．３、６．４．４を、それぞれ、図式３１２Ａ（図３２）と図式３１２Ｂ（図３３）に示している。
【０１２７】
本発明の実施形態に係るコンピュータ監視による加工方法は、熟練工が製作図に基づいて鋼製ビーム又は他の一次部材から物品を製作していた先行技術の方法に対して、大きな時間の節約をもたらすものであることは、言うまでもない。
【０１２８】
法規に則り、本発明について、構造的又は方法的特徴をある程度具体化する表現で説明している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及びその変化形である「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」「構成される（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ
ｏｆ）」などの表現は、全体を通して、包含的な意味で用いており、追加的特徴を排除するものではない。
【０１２９】
当然のことながら、本明細書に記載の手段は、本発明を実施する好ましい形態をなすものであって、本発明は、図示又は記載された特定の特徴に限定されるものではない。従って、本発明は、本明細書に記載の発明の概要の欄及び添付の請求項を含む書面の適切な範囲内にあるいずれかの形態又は変化形で表される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
2014506193.tif 000008
【図２Ｆ】
2014506193.tif 000009
【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２２Ａ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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