(57)【要約】【課題】  工具割出が高速に行える板材加工機においても、各加工点を順次加工するについて、総加工時間ができるだけ最短となる加工経路が得られ、かつ実用化が容易な加工順生成装置を提供する。【解決手段】  この加工順生成装置１は、次の２加工点間準備時間演算手段５４と最短経路生成手段５６とを備える。２加工点間準備時間演算手段５４は、２つの加工点Ｐ間における板材移動に必要な時間および指定工具の割出しに必要な時間を演算し、長い方の時間をその２加工点Ｐ間の加工準備時間ｔとして、素材板材Ｗ上の全ての２加工点Ｐ間の加工準備時間を演算する。最短経路生成手段５６は、全ての加工点Ｐを１度ずつ順に巡回する経路として、２加工点間準備時間演算手段５４で演算された各２加工点Ｐ間の加工準備時間ｔの和が近似的に最短となる経路を求める。最短経路生成手段５６には、局所探索法等のアルゴリズムを用いる。【選択図】        図１
2005169577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象となる板材加工機が、複数の工具を支持して任意の工具を所定加工位置に割り出し可能な工具割出可能支持手段と、所定加工位置に割り出された工具により加工を行う加工手段と、所定加工位置に対して板材を相対的に移動させる板材移動手段とを備えるものであり、前記板材加工機を制御する装置の制御データの作成過程で、素材板材上の各加工点の加工順序を生成する装置であって、
入力データとして、素材板材上の加工順生成対象とされる各加工点の座標位置と、各加工点での加工に用いる指定工具の情報が与えられることで、２つの加工点間における板材移動に必要な時間および指定工具の割出しに必要な時間を演算し、両時間のうちの長い方の時間をその２加工点間の加工準備時間として素材板材上の前記加工順生成対象とされる全ての２加工点間の加工準備時間を演算する２加工点間準備時間演算手段と、
素材板材上の前記加工順生成対象とされる全ての加工点を１度ずつ順に巡回する経路として、前記２加工点間準備時間演算手段で演算された２加工点間の加工準備時間の和が近似的に最短となる経路を求める最短経路生成手段とを備えることを特徴とする
板材加工機の加工順生成装置。
【請求項２】
入力データとして、素材板材上の複数の連続した打ち抜き加工を行わせるパターン加工データがあり、このパターン加工データが、連続加工の開始点となる加工点の座標位置、終了点となる加工点の座標位置、およびこれら複数の加工に用いる指定工具の情報を含み、かつ連続加工方向が前記開始点側と終了点側のいずれ側から行っても良い加工である場合に、前記２加工点間準備時間演算手段は、前記パターン加工データについて、開始加工点および終了加工点の２つの独立した加工点のデータとして処理し、かつこれら２加工点間の加工準備時間を零とするものとした請求項１記載の板材加工機の加工順生成装置。
【請求項３】
前記板材加工機がパンチプレスであり、前記工具割出可能支持手段が、複数の工具をそれぞれ支持した複数の工具支持体と、この工具支持体を着脱自在に保持する工具支持体保持部を複数有し任意の工具支持体保持部を板材加工機の所定使用位置に割出可能な工具支持体マガジンと、この工具支持体マガジンの任意の工具支持体保持部を前記所定使用位置に割り出す工具支持体割出機構と、前記所定使用位置に割り出された工具支持体の任意の工具を前記所定加工位置に割り出す工具割出機構とを備えるものである請求項１または請求項２記載の板材加工機の加工順生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パンチプレス等の板材加工機を制御する加工プログラムを作成するに際して、工具の割出時間および板材位置決め時間を考慮したうえで、各加工点を順次加工する総加工時間が短くできる加工経路を生成する板材加工機の加工順生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタレットパンチプレスでは、タレットの工具割出時間が、板材位置決めの軸移動時間に比較して長いという加工機の特性から、工具割出回数が最小になる工具基準という考えの元で、各加工点を順次加工する加工経路が短くなるように、加工順を定めていた。  加工順の定め方としては、例えば加工ゾーンをメッシュで仕切り、その仕切られた中での加工点の近い経路を探索する方式がある。
【０００３】
この他に、考えられる全ての加工順序について、各ステップ毎に各軸方向移動距離に対する移動時間を求めて最大時間を要する軸方向移動時間を求め、これらの求められた最大時間を要する軸移動時間を全ステップについて合計し、合計された軸移動時間が最小となる順序を加工順序として採用する方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１９２９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタレットパンチプレスでは、タレット割出が遅いため、１度割り出した工具は全て打ち切るという考えが基本とされている。上記特許文献１や加工ゾーンをメッシュで仕切る方法においても同じである。
しかし、実際には、タレットパンチプレスにおいても、例えば大きなワークでコーナー４角を打つために軸移動するよりも、工具を変えた方が速い場合がある。また、板金を把持してテーブル上を移動させる板材移動手段を用いているため、経路が長くなるほど、板材ワークの裏傷が多くなるという問題が内在している。
【０００５】
一方で、パンチプレスにおいて、タレット式に比べて工具交換が非常に高速に行われるようにした円形カートリッジ式のものが開発されている（例えば特願２００３−２９５１４号）。このようなパンチプレスでは、軸移動よりも速い工具交換を選ぶ方が総合加工時間が短くなり、従来の加工順探索方法ではいずれも適切な加工順が得られない。
なお、上記特許文献１に示す方法は、考えられる全ての加工順序の組み合わせについて計算を行うようにしているが、パンチプレスにおいて、１枚に加工される加工点の個数が多い場合、組み合わせの数は天文学的な数となって、現在の最高速のコンピュータでも計算に何年もかかることになり、実用化が図れないという課題もある。
【０００６】
この発明の目的は、工具割出が高速に行える板材加工機においても、各加工点を順次加工するについて、総加工時間ができるだけ最短となる加工経路が得られ、かつ実用化が容易な板材加工機の加工順生成装置を提供することである。
この発明の他の目的は、パターン加工を含む場合にも、各加工点を順次加工するについて、総加工時間ができるだけ最短となる加工経路が得られるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、工具割出が高速に行えるカートリッジ式のパンチプレスに好適なものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の板材加工機の加工順生成装置（１）は、板材加工機（２）を制御する装置（５２）の制御データ（５３）の作成過程で、素材板材（Ｗ）上の各加工点（Ｐ）の加工順序を生成する装置である。制御対象となる前記板材加工機（２）は、複数の工具（３）を支持して任意の工具（３）を所定加工位置（Ａ）に割り出し可能な工具割出可能支持手段（１２）と、所定加工位置（Ａ）で割り出された工具（３）により加工を行う加工手段（１３）と、所定加工位置（Ａ）に対して板材（Ｗ）を相対的に移動させる板材移動手段（１１）とを備えるものである。
この加工順生成装置（１）は、次の２加工点間準備時間演算手段（５４）と最短経路生成手段（５６）とを備えることを特徴とする。
２加工点間準備時間演算手段（５４）は、入力データ（Ｄ３）として、素材板材（Ｗ）上の加工順生成対象とされる各加工点（Ｐ）の座標位置と、各加工点（Ｐ）での加工に用いる指定工具の情報（Ｔ−）が与えられることで、２つの加工点（Ｐ）間における板材移動に必要な時間および指定工具の割出しに必要な時間を演算し、その両時間のうちの長い方の時間をその２加工点間の加工準備時間（ｔ）として、前記加工順生成対象とされる全ての２加工点（Ｐ）間の加工準備時間（ｔ（ｔ１０２，ｔ１０３，…））を演算する手段である。
最短経路生成手段（５６）は、素材板材（Ｗ）上の前記加工順生成対象とされる全ての加工点（Ｐ）を１度ずつ順に巡回する経路として、前記２加工点間準備時間演算手段（５４）で演算された各２加工点間の加工準備時間（ｔ（ｔ１０２，ｔ１０３，…））の和が近似的に最短となる経路を求める手段である。
【０００８】
この構成によると、２加工点間準備時間演算手段（５４）により、板材移動に必要な時間と、指定工具の割出しに必要な時間とが演算され、両時間のうちの長い方の時間が２つの加工点間の加工準備時間（ｔ）として定められる。このように定められた各２加工点間の加工準備時間（ｔ）の和が近似的に最短となる経路を最短経路生成手段（５６）で求める。
このように工具割出しに必要な時間と板材移動に必要な時間の両方を考慮して最短経路を探索するため、工具割出が高速に行える板材加工機（２）においても、各加工点（Ｐ）を順次加工するについて、総加工時間が最短となる加工経路（Ｒ）が得られる。また、工具割出を板材送りに優先させる動作が生じるため、１度割り出した工具（３）を全て打ち切るまで交換しない場合に比べて、板材移動の経路の総長さが短くなり、板材裏面に傷を付けることが少なくなる。
【０００９】
また、時間という評価値を機械の性能値から換算して用いるようにしたため、すなわち工具割出しと板材移動の両方を考慮するについて、その長い方の時間を２つの加工点間の加工準備時間とし、加工準備時間（ｔ）の和が近似的に最短となる経路を求めるようにしたため、近似的に最短経路を求める探索法の既存の各種アルゴリズムをそのまま用い、最短となる経路を求めることができる。近似的に最短経路を求めるようにしたため、１枚の素材板材（Ｗ）に加工点（Ｐ）が多数あっても、現在のパーソナルコンピュータで十分に実用可能な演算速度で、最短経路を求めることができる。近似的に最短経路を求める方法としては、局所探索法を用いることができる。局所探索法は、いわゆる巡回セールスマン問題に対する解法の一つであり、構成された巡回路を一部変化させ、総距離を改良して行く方法の総称を言う。局所探索法は、従来より各種の具体的なアルゴリズムが提案，実用化されている。
【００１０】
この発明において、入力データ（Ｄ３）として、素材板材（Ｗ）上の複数の連続した加工点（Ｐ）の加工を行わせるパターン加工データ（Ｄ３ａ）があり、このパターン加工データ（Ｄ３ａ）が、連続加工の開始点となる加工点の座標位置、終了点となる加工点の座標位置、およびこれら複数の加工に用いる指定工具の情報を含み、かつ連続加工方向が前記開始点側と終了点側のいずれ側から行っても良い加工である場合に、前記２加工点間準備時間演算手段（５４）は、前記パターン加工データ（Ｄ３）について、開始加工点（Ｐ）および終了加工点（Ｐ）の２つの独立した加工点（Ｐ）のデータとして処理し、かつこれら２加工点（Ｐ）間の加工準備時間を零とするものとしても良い。
【００１１】
パターン加工は、複数回の連続した打ち抜きを行う加工であり、加工の開始点と終了点とが異なるため、そのままでは、局所探索法等の近似的に最短経路を求める既存のアルゴリズムが使用できない。しかし、連続加工の方向が開始加工点（Ｐ）側と終了加工点（Ｐ）側のいずれ側から加工開始しても良い加工である場合は、これら開始加工点（Ｐ）と終了加工点（Ｐ）との２つの独立した加工点（Ｐ）があるものとして、他の各加工点（Ｐ）との加工準備時間（ｔ）の演算を行うことで、局所探索法等の近似的に最短経路を求める既存のアルゴリズムがそのまま使用できる。この場合に、開始加工点（Ｐ）と終了加工点（Ｐ）との間の移動時間を零とするため、最短経路生成手段（５６）で最短経路を求めるときに、開始加工点（Ｐ）と終了加工点（Ｐ）とが離れた順として選ばれるという不具合が生じることがない。また、実際のパターン加工においても、その加工が行われると、開始加工点（Ｐ）から加工を開始しても、加工終了時には終了加工点（Ｐ）にあるため、次の加工点（Ｐ）との間の加工準備時間を考慮するときは、終了加工点（Ｐ）に対して考慮することが必要となり、開始と終了の加工点（Ｐ）間の加工準備時間（ｔ）を零とすることが、実際の加工に即したものとなる。パターン加工は、板金加工特有の数値制御命令となるパターン命令に用いられるものであるが、上記のように２つの加工点（Ｐ）として取扱い、かつ両加工点（Ｐ）間の移動時間を零とすることで、近似的に最短経路を求める既存の各種アルゴリズムがそのまま使用できる。そのため、パターン加工を含む場合にも、各加工点（Ｐ）を順次加工するについて、総加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られ、かつ実用化が容易なものとできる。
【００１２】
この発明において、前記板材加工機（２）がパンチプレスであっても良い。この場合に、前記工具割出可能支持手段（１２）が、複数の工具（３）をそれぞれ支持した複数の工具支持体（５）と、この工具支持体（５）を着脱自在に保持する工具支持体保持部（４５）を複数有し任意の工具支持体保持部（４５）を板材加工機（２）の所定使用位置（Ａ）に割出可能な工具支持体マガジン（３８）と、この工具支持体マガジン（３８）の任意の工具支持体保持部（４５）を前記所定使用位置（Ｑ）に割り出す工具支持体割出機構（４３）と、所定使用位置（Ｑ）に割り出された工具支持体（５）の任意の工具（３）を前記所定加工位置（Ａ）に割り出す工具割出機構（２６）とを備えるものであっても良い。
この工具（３）を複数の保持した工具支持体（５）を工具支持体マガジン（３８）に複数設置したパンチプレスによると、タレットパンチプレスに比べて工具（３）の割出時間が飛躍的に短縮できる。そのため、加工点（Ｐ）間の移動経路の選択に際して、工具割出時間と板材移動時間のいずれを選択するかは、実際の総加工時間に対して大きく影響する。このため、この発明による工具割出時間および板材移動時間の両方を考慮して総加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られると言う効果により、その高速割出の機能を効率的に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の板材加工機の加工順生成装置は、２つの加工点間における板材移動に必要な時間および指定工具の割出しに必要な時間を演算し、両時間のうちの長い法の時間をその２加工点間の加工準備時間として全ての２加工点間の加工準備時間を演算する２加工点間準備時間演算手段と、素材体材上の前記加工順生成対象とされる全ての加工点を１度ずつ順に巡回する経路として、前記２加工点間準備時間演算手段で演算された２加工点間の加工準備時間の和が近似的に最短となる経路を求める最短経路生成手段とを備えるため、工具割出が高速に行える板材加工機においても、各加工点を順次加工するについて、合計加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られ、かつ実用化が容易なものとできる。
パターン加工データがある場合に、前記２加工点間準備時間演算手段が、前記パターン加工データについて、開始加工点および終了加工点の２つの独立した加工点のデータとして処理し、かつこれら２加工点間の加工準備時間を零とするものされる場合は、パターン加工を含む場合にも、各加工点を順次加工するについて、総加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られ、かつ実用化が容易なものとなる。
制御対象となる板材加工機が、複数の工具をそれぞれ支持した工具支持体と、この工具支持体を着脱自在に複数保持する工具支持体マガジンとを備えるものである場合は、工具割出が飛躍的に高速に行えるが、そのため、この発明の工具割出時間および板材移動時間の両方を考慮して総加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られると効果により、その高速割出の機能を効率的に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。図１は、この板材加工機の加工順生成装置１を備えた自動プログラミング装置５１の概念構成を示すブロック図である。
制御対象となる板材加工機２は、パンチプレスであって、複数のパンチ側の工具３およびダイ側の工具４を支持して任意の工具３，４を所定加工位置Ａに割り出し可能な工具割出可能支持手段１２と、所定加工位置Ａに割り出された工具３，４により加工を行う加工手段１３と、所定加工位置Ａに対して板材Ｗを相対的に移動させる板材移動手段１１とを備える。パンチ側およびダイ側の工具３，４は、別個に割出可能としても良いが、この実施形態では常に対と割り出されるようにしているため、以下の説明では、特に必要な場合を除き、パンチ側の工具３についてのみ説明する。板材移動手段１１は、板材Ｗを把持してテーブル上で直交２軸（Ｘ軸およびＹ軸）方向に移動させる機能を持つ。
【００１５】
工具割出可能支持手段１２は、例えば図１２のタレット式のパンチプレスでは、タレット３５およびそのタレット３５の旋回動作を行わせるタレット割出機構（図示せず）からなる。
また、工具割出可能支持手段１２は、後に図９〜図１１と共に具体的に説明するまたカートリッジ式のパンチプレスでは、図６に示すように、カートリッジとなる工具支持手段５，６（、およびその工具支持手段５，６を複数保持した工具支持体マガジン３８，３９と、これら工具支持体マガジン３８，３９の割出動作を行う手工具支持体割出機構４３，４４、および工具支持体５，６の割出動作を行わせるそれぞれ行わせる工具割出機構２６，２７からなる。図６におけるＭ１〜Ｍ８の符号は、工具支持体保持部４５，４６のアドレスを示す。
【００１６】
図１において、自動プログラミング装置５１は、上記板材加工機２を制御する板材加工機制御装置５２の加工プログラム５３を自動生成する装置である。板材加工機制御装置５２は、コンピュータ式の数値制御装置からなり、その制御データである加工プログラム５３は、ＮＣコード等により記述される。
【００１７】
自動プログラミング装置５１は、上記加工プログラム５２を自動生成する装置でありコンピュータにより構成される。自動プログラミング装置１は、この加工順生成装置１よりも前段階の処理を行う手段として、工具割付け手段６１、板取り手段６２、レイヤソート手段６３、および優先方法選択手段６４を有し、後段階の処理を行う手段として、加工順決定手段５９、およびＮＣデータ化手段６０を有している。また、自動プログラミング装置５１は、板材加工機２に固有のデータを記憶する手段として、機械内工具配置記憶手段５７および機械所要時間情報記憶手段５８を有している。
【００１８】
この自動プログラミング装置５１の各処理の流れを図２に示す。上記各処理手段の以下の説明において、図２における対応するステップの符号Ｓ１〜Ｓ１２を付記する。
【００１９】
図１において、工具割付け手段６１は、ＣＡＤ図等からなる製品図形データＤ１に対して工具３を割り付ける手段であり、所定の規則に従い、製品図形の外形線に沿った工具の配置や、単独孔に対する工具の配置を定めたデータを生成する（図２のステップＳ１，Ｓ２）。板取り手段６２は、素材板材データＤ２で示される素材板材の外形に対して、製品図形データＤ１で示される各製品を素材板材のどの部分に配置するかを所定の規則に従って定める手段である（Ｓ３）。工具割付け手段６１による工具割り付け（Ｓ２）と、板取り手段６２による板取り（Ｓ３）とは、いずれを先に行うようにしても良い。この工具割り付け（Ｓ２）と板取り（Ｓ３）とを行うことで、素材板材Ｗに対する各回のパンチ加工の加工点の座標と、その加工点で用いる工具とが定まる（Ｓ４）。
【００２０】
レイヤソート手段６３は、一取扱単位となる製品図形データＤ１による板取り結果が複数枚の素材板材Ｗにわたる場合に、これから加工順を生成しようとする入力データＤ３がどの素材板材Ｗに対するものであるかを選択する手段である（Ｓ５）。
【００２１】
優先方法選択手段６４は、この加工順生成装置１による経路優先の加工順生成を行うかまたは同じ工具３を続けて使用する工具優先の加工順生成を行うかの選択を行う手段であり、オペレータの選択の入力によって、いずれかが選択される（Ｓ６）。
【００２２】
加工順生成装置１は、後に詳細を説明するが、各加工点を順次加工するについて、総加工時間がほぼ最短となる加工経路、つまり加工順を生成する手段である（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１）。
【００２３】
なお、自動プログラミング装置１は、工具優先の場合の加工順生成手段（図示せず）を有しており、優先方法選択手段６４による選択時（Ｓ６）で工具優先を行った場合は、工具優先の加工順生成（Ｓ１２）を行う。
【００２４】
加工順決定手段５６は、加工順生成装置１で成形された加工順、または他の手段で生成された加工順をディスプレイ等の表示手段（図示せず）に表示し、その確認，修正を可能とし、キーボードやその他の入力手段から決定確認の入力がなされることで、加工順を決定する手段である（Ｓ９）。
【００２５】
ＮＣデータ化手段６０は、上記入力データＤ３と、加工順決定手段５９で決定された加工順とから、ＮＣデータからなる実行可能な形式の加工プログラム５３を生成する手段である（Ｓ１０，Ｓ１１）。
【００２６】
機械内工具配置記憶手段５７は、工具割出可能支持手段１２の各工具支持部３ａにどの工具３が配置されているかを記憶した手段である。
機械所要時間情報記憶手段５８には、工具割出基準時間ｔａと板材移動基準時間ｔｂとが記憶されている。板材移動基準時間ｔｂは、板材移動手段１１における各軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向の移動距離に対して必要な動作時間が記憶される。
【００２７】
工具割出基準時間ｔａは、工具割出可能支持手段１２が工具支持部３ａの工具３を、所定加工位置Ａに割り出すまでの動作時間を演算するための各部の動作についての基準となる動作時間を記憶した手段である。
この基準となる動作時間としては、例えば、図１２のタレット式のパンチプレスであれば、そのタレット３５の旋回角度に対する動作時間が記憶される。
また、図６のカートリッジ式のパンチプレスにおいては、工具支持体マガジン３８，３９の工具支持体保持部４５，４６を所定使用位置Ｑに旋回割出しする動作の基準動作時間と、工具支持体５，６を所定使用位置Ｑで旋回割出しする動作の基準動作時間との両方が、上記工具割出基準時間ｔａとして、それぞれ機械所要時間情報記憶手段５８に記憶される。
【００２８】
機械所要時間情報記憶手段５８に記憶させる工具割出基準時間ｔａとしては、上記の他に、次の工具方向割出動作の基準時間や、ラム上昇待機位置変更の基準動作時間を記憶させておく。
工具方向割出動作の例を図７に示す。同図は、図６のカートリッジ式のパンチプレスにおいて、図７（Ａ）のように所定加工位置Ａに割り出された工具３（３0 ）を、同図（Ｂ）のように工具支持体５と共に角度β１だけ回転させることで、工具３0 の方向を変える様子を示す。このように工具３0 の方向を変えることで、長方形等の非円形の工具３0 において、同じ形状の工具３0 で種々の方向の孔加工が行え、少ない工具数で多彩な加工が行える。この場合に、工具３0 により孔明け加工する位置が、オフセットされるが、入力データＤ３（図１）における加工点Ｐの座標値を、オフセット値を含む値としておく。
なお、工具方向割出動作は、板材加工機２の構成によっては、工具３の中心軸回りに工具３の回転させることで行うものもあり、その場合は、その工具中心回りの方向割出動作の基準時間を記憶させる。
【００２９】
図８は、ラム上昇待機位置変更の例を示す。同図のように、ラム１０の上昇待機高さｚを、ラム上死点ＴＤＣよりも低い位置として、加工時間の短縮を図ることがある。このような制御を行う場合は、工具３の種類や各加工点Ｐによって上昇待機高さｚが変わることになる。このような場合は、工具３を所定加工位置Ａに割り出した後に、上昇待機高さｚを変更することが必要となる。このようなラム上昇待機位置変更の場合の基準動作時間も記憶させ、後の経路選択に反映させることが好ましい。
【００３０】
図１における加工順生成装置１につき、具体的に説明する。加工順生成装置１は、次の２加工点間準備時間演算手段５４と、最短経路生成手段５６とを備える。
【００３１】
２加工点間準備時間演算手段５４は、入力データＤ３として、素材板材Ｗ上の加工順生成対象とされる各加工点Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，…）の各軸座標位置（Ｘ−，Ｙ−）と、各加工点Ｐでの加工に用いる指定工具の情報（Ｔ−）が与えられることで、上記加工順生成対象とされる全ての２加工点Ｐ間の加工準備時間ｔを演算する手段である。演算結果は、同図中に表で示すように、２加工点間の加工準備時間データ群Ｄ４として出力する。このデータ群Ｄ４となる表中の「ｔ１０２，ｔ１０３，…，ｔ２０１，…」等で示されたアドレスの記憶領域の内容として、２加工点Ｐ間の加工準備時間ｔが記憶される。
【００３２】
２加工点間準備時間演算手段５４は、加工準備時間ｔとして、２つの加工点Ｐ間における板材移動に必要な時間ｔｆ（図５）、および指定工具の割出しに必要な時間ｔｔを演算し、これら板材移動に必要な時間ｔｆおよび指定工具の割出しに必要な時間ｔｔのうちの遅い方の時間を、その２加工点間の加工準備時間ｔとして定める。
【００３３】
板材移動に必要な時間ｔｆは、図５に示すように、Ｘ軸方向の移動に必要な時間ｔｘとＹ軸方向の移動に必要な時間ｔｙのうち、遅い方の時間である。同図に示した例では、Ｙ軸方向の移動に必要な時間ｔｙが、板材移動に必要な時間ｔｆとなる。
指定工具の割出しに必要な時間ｔｔは、工具割出可能支持手段１２により指定工具３を所定加工位置Ａに割り出すまでの各部の動作に必要な総合時間である。各部の動作が順に行われるとすると、それらの各部の時間ｔｔ1 ，ｔｔ2 ，…の和が、指定工具の割出しに必要な時間ｔｔである。図５の例では指定工具の割出しに必要な時間ｔｔよりも板材移動に必要な時間ｔｆ（＝Ｙ軸方向の移動に必要な時間ｔｙ）の方が長いため、加工準備時間ｔは、板材移動に必要な時間ｔｆ（＝ｔｙ）となる。
【００３４】
指定工具の割出しに必要な時間ｔｔの内訳を説明する。図５は、図６のカートリッジ式のパンチプレスの場合の例であり、時間ｔｔ1 は工具支持体マガジン３８，３９の旋回割出時間、時間ｔｔ2 は、工具支持体５，６の回転割出時間、ｔｔ3 は工具３の方向変更時間、時間ｔｔ4 はラム１０の上昇待機高さｚの変更時間である。工具割出可能支持手段１２において、上記各部の動作が不要な場合、例えば同じ工具支持体５，６を使用する場合は、工具支持体マガジン３８，３９の旋回割出は不要であり、その時間ｔｔ2 は零となる。また、工具方向変更が不要な場合は、その工具方向変換の時間ｔｔ3 は不要となる。なお、ラム上昇待機高さｚの変更時間ｔｔ4 については、これを無視して指定工具の割出しに必要な時間ｔｔに含めないようにしても良い。
【００３５】
２加工点間準備時間演算手段５４において、板材移動に必要な時間ｔｆにおける各軸の移動必要時間ｔｘ，ｔｙは、それぞれ２つの加工点Ｐ間の各軸方向の移動距離、つまりＸ座標の差、およびＹ座標の差と、図１の機械所要時間情報記憶手段５８に記憶された板材移動基準時間ｔａとを用いて演算される。
【００３６】
２加工点間準備時間演算手段５４において、指定工具の割出しに必要な時間ｔｔは、まず、２つの加工点Ｐの指定工具の情報（Ｔ−）から、機械内工具配置情報記憶手段５７に記憶された工具の配置情報を照合して、先の加工点Ｐの指定工具が所定加工位置Ａにあるときに、後の加工点Ｐの指定工具が工具割出可能支持手段１２のどの位置にあるかを演算する。この後、その演算により判明した位置の指定工具を所定加工位置Ａに割り出すのに必要な工具割出可能支持手段１２の各部の動作の時間を、機械所要時間情報記憶手段５８に記憶された工具割出基準時間ｔａを用いて演算することによって得る。なお、先の加工点Ｐの指定工具を所定加工位置Ａから別の位置に移動させるときに、原点復帰等の時間が必要である場合は、その原点復帰時間も指定工具の割出しに必要な時間ｔｔに含める。
【００３７】
２加工点間準備時間演算手段５４において、指定工具の割出し必要時間ｔｔのうち、工具方向変換の時間ｔｔ3 およびラム上昇待機高変更時間ｔｔ4 については、上記入力データＤ３の各加工点Ｐの情報として付加された工具方向角度（Ｃ）、および上昇待機高さ情報（Ｚ）より演算する。
【００３８】
図１の最短経路生成手段５６は、図３のように、素材板材Ｗ上の全ての加工点Ｐを１度ずつ順に巡回する経路Ｒとして、各２加工点間の加工準備時間ｔの和が近似的に最短となる経路を求める手段である。各２加工点間の加工準備時間ｔは、図１の２加工点間準備時間演算手段５４で演算された時間であり、図４の加工準備時間データ群Ｄ４における各アドレス（ｔ１０２，ｔ１０３，…，ｔ２０１，…  ）の記憶内容とされた時間である。なお、上記の「全ての加工点Ｐ」は、加工順生成対象となる加工点Ｐのことであり、素材板材Ｗ上に加工順生成対象とされない加工があっても、その加工点は含まない。
各２加工点間の加工準備時間ｔの和が最短となる経路は、総当たり演算を行えば正しく得られるが、総当たり演算では、演算量が膨大となり、実用化が不可能である。そこで、最短経路生成手段５６は、近似的に最短となる経路を求めるものとしている。
【００３９】
最短経路生成手段５６において、近似的に最短となる経路を求めるアルゴリズムとしては、各種のものが採用可能であるが、例えば局所探索法が用いられる。
局所探索法は、いわゆる巡回セールスマン問題に対する解法の一つであり、構成された巡回経路を一部変化させ、総距離を改良して行く方法の総称を言う。距離の代わりに、時間を評価対象としても、距離と同様に適用できる。局所探索方には種々の方法があり、いずれを採用しても良い。局所探索法の概要を説明すると、この実施形態に適用した場合、全ての加工点Ｐを１度ずつ順に巡回する任意の巡回経路を仮に一度生成し、その一部の経路の変化させた巡回経路と比較して加工準備時間の和が短い方の巡回経路を選択するという処理を繰り返し、近似的に最短となる巡回経路を求める。上記繰り返しの処理は、適宜設定される終了条件、例えば、設定繰り返し回数で終了させる。一部の経路を変化させる手法としては、「２−ｏｐｔ」と呼ばれる手法、および「Ｏｒ−ｏｐｔ」と呼ばれる手法が採用できる。「２−ｏｐｔ」法は、巡回経路の中から２つの加工点Ｐを結ぶ路を選んで入れ替えるという操作である。「Ｏｒ−ｏｐｔ」法は、巡回経路の中から多くとも３つの加工点Ｐをつなぐ部分路を、他の位置に移動挿入する操作である。
【００４０】
図１の２加工点間準備時間演算手段５４において、入力データＤ３として、パターン加工のデータＤ３ａがある場合は、パターン加工処理部５５によって次の処理を行う。この処理の説明の前に、パターン加工につき説明する。
パターン加工は、素材板材Ｗ上の複数の連続した加工点Ｐの加工を、加工プログラム５３における１つのパターン加工命令で行わせる加工のことである。例えば、図３の加工点Ｐ３，Ｐ４間のニブリング加工のパターン加工部ＥＰ１のように、直線または曲線経路に沿って複数回の打ち抜きを行い、線状の打ち抜き孔を得る加工や、工具径に対して大きな平面的な素材範囲（例えば、図３の加工点Ｐ５，Ｐ６を含むパターン加工部ＥＰ２）を複数回の打ち抜きによって除去する加工のことである。パターン加工では、入力データＤ３におけるパターン加工データＤ３ａとして、ニブリングやその他のパターン加工の種類を示すデータＤ３ａａと、連続加工の開始点となる加工点Ｐの座標位置、終了点となる加工点Ｐの加工位置、およびこれら複数の加工に用いる指定工具（Ｔ−）の情報が与えられる。また、連続加工の連続加工方向が前記開始点側と終了点側のいずれ側から行っても良い加工であるか、または方向が定まっているかの区別の情報が、上記パターン加工の種類を示すデータＤ３ａａとして、またはこの種類を示すデータＤ３ａａとは別に与えられている。
【００４１】
パターン加工処理部５５は、このパターン加工のうち、連続加工方向が前記開始点側と終了点側のいずれ側から行っても良い加工である場合は、パターン加工データＤ３ａに対して、開始加工点Ｐおよび終了加工点Ｐの２つの加工点の存在を示すデータと、その２つの加工点Ｐ間の加工準備時間ｔを零とするデータとを出力する。例えば、図３の加工点Ｐ３，Ｐ４間のパターン加工部分ＥＰ１が、加工点Ｐ３，Ｐ４のいずれ側から加工を行っても良い加工である場合は、図４のように出力される２加工点間加工準備時間データ群Ｄ４において、加工点Ｐ３，Ｐ４が存在して、その加工点Ｐ３，Ｐ４間の加工準備時間（ｔ３０４，ｔ４０３）の値を零とする。同図の加工点Ｐ５，Ｐ６間のパターン加工部分ＥＰ２についても、上記と同様であり、加工点Ｐ５，Ｐ６が存在して、その加工点Ｐ５，Ｐ６間の加工準備時間（ｔ５０６，ｔ６０５）の値を零とする。
【００４２】
また、パターン加工処理部５５は、パターン加工のうち、連続加工の方向が定まっている場合、例えば図３のパターン加工部ＥＰ３のように、加工点Ｐ′から加工点Ｐ″にニブリング加工するような加工においては、開始加工点Ｐ′と終了加工点Ｐ″との間の中央の位置を座標位置として持つ一つの加工点Ｐ（Ｐ８）として扱う。すなわち、入力データＤ３におけるパターン加工データＤ３ａに対して、上記中央位置である一つの加工点Ｐ（Ｐ８）のデータに変換する。
【００４３】
この構成の加工順生成装置１によると、上記のように２加工点間準備時間演算手段５４により、板材移動に必要な時間ｔｆと、指定工具の割出しに必要な時間ｔｔが演算され、両時間ｔｆ，ｔｔのうちの長い方の時間が２つの加工点間の加工準備時間ｔとして定められる。このように定められた各２加工点間の加工準備時間ｔの和が近似的に最短となる経路を、最短経路生成手段５６で求める。
このように工具割出しに必要な時間ｔｆと板材移動に必要な時間ｔｔの両方を考慮して最短経路を探索するため、工具割出が高速に行える板材加工機２においても、各加工点Ｐを順次加工するについて、総加工準備時間が最短となる経路が得られる。実加工時間は経路にかかわらずに同じであるから、総加工準備時間が最短となる加工順経路とすることで、総加工時間が最短となる。また、工具割出しに必要な時間ｔｆを考慮することで、工具割出を板材移動に優先させる動作が生じるため、１度割り出した工具３を全て打ち切るまで交換しない場合に比べて、板材移動の経路の総長さが短くなり、板材Ｗの裏面に傷を付けることが少なくなる。
【００４４】
また、時間という評価値を機械の性能値から換算して用いるようにしたため、すなわち工具割出しと板材移動の両方を考慮するについて、その長い方の時間を２つの加工点Ｐ間の加工準備時間ｔとし、加工準備時間ｔの和が近似的に最短となる経路を求めるようにしたため、近似的に最短経路を求める探索法の既存の各種アルゴリズムをそのまま用い、最短となる経路を求めることができる。近似的に最短経路を求めるようにしたため、１枚の素材板材Ｗに加工する加工点Ｐが多数あっても、現在のパーソナルコンピュータで十分に実用可能な演算速度で最短経路を求めることができる。
近似的に最短経路を求める方法として、局所探索法を用いるが、局所探索法は、従来より各種の具体的なアルゴリズムが提案，実用化され、アルゴリズム辞典類にもそのまま適用可能なプログラムが掲載されている。そのため、この実施形態の加工順生成装置１の実用化が簡単に行える。
【００４５】
この実施形態では、入力データＤ３として、パターン加工データＤ３ａがあって、そのパターン加工の連続加工方向が前記開始点側と終了点側のいずれ側から行っても良い加工である場合に、２加工点間準備時間演算手段５４は、パターン加工データＤ３ａについて、開始加工点Ｐおよび終了加工点の２つの加工点Ｐのデータとして処理し、かつこれら２加工点Ｐ，Ｐ間の加工準備時間を零とするものとしたため、パターン加工を含む場合にも近似的に最短となる加工順が得られる。
【００４６】
パターン加工は、複数の連続した打ち抜き加工を行う加工であり、加工の開始点と終了点とが異なるため、そのままでは、局所探索法等の近似的に最短経路を求める既存のアルゴリズムが使用できない。しかし、連続加工の方向が開始加工点Ｐ側と終了加工点Ｐ側のいずれ側から加工開始しても良い加工である場合は、これら開始加工点Ｐと終了加工点Ｐとの２つの加工点があるものとして、他の各加工点Ｐとの加工準備時間ｔの演算を行うことで、局所探索法等の近似的に最短経路を求める既存のアルゴリズムがそのまま使用できる。この場合に、開始加工点Ｐと終了加工点Ｐとの間の移動時間を零とするため、最短経路生成手段５６で最短経路を求めるときに、開始加工点Ｐと終了加工点Ｐとが離れた順として選ばれるという不具合が生じることがない。また、実際のパターン加工においても、その加工が行われると、開始加工点Ｐから加工を開始しても、加工終了時には終了加工点Ｐにあるため、次の加工点Ｐとの間の加工準備時間を考慮するときは、終了加工点Ｐに対して考慮することが必要となり、開始と終了の加工点間の加工準備時間を零とすることが、実際の加工に即したものとなる。
【００４７】
パターン加工は、加工プログラム５３において、板金加工特有の数値制御命令となるパターン命令に用いられるものであるが、上記のように２つの加工点Ｐとして取扱い、かつ両加工点Ｐ間の移動時間を零とすることで、近似的に最短経路を求める既存の各種アルゴリズムがそのまま使用できる。そのため、パターン加工を含む場合にも、各加工点Ｐを順次加工するについて、総加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られ、かつ実用化が容易なものとできる。
【００４８】
パターン加工のうち、加工方向が定まっているときは、２加工点間準備時間演算手段５４は、開始加工点Ｐ′と終了加工点Ｐ″との間の中央の位置を座標位置として持つ一つの加工点Ｐとして扱うようにしたが、これにより加工方向の定まったパターン加工が含まれていても、最短経路生成手段５５による処理を行うについて、既存の局所探索法等のアルゴリズムがそのまま使用できる。この方向の定まったパターン加工の場合は、両方向の加工が可能なパターン加工に比べて、実際の経路が最短とはなり難いが、既存のアルゴリズムを用いて、ある程度は最短に近い経路が得られることで、実効がある。
【００４９】
また、制御対象となる板材加工機２が、図６のような工具３を複数の保持した工具支持体５を工具支持体マガジン３８に複数設置したパンチプレスであると、タレットパンチプレスに比べて工具３の割出時間が飛躍的に短縮できる。そのため、加工点Ｐ間の移動経路の選択に際して、工具割出時間ｔｔと板材移動時間ｔｆのいずれを選択するかは、実際の総加工時間に対して大きく影響する。このため、この実施形態における工具割出時間ｔｔおよび板材移動時間ｔｆの両方を考慮して総加工時間がほぼ最短となる加工経路が得られると言う効果により、その高速割出の機能を効率的に発揮させることができる。
【００５０】
図９ないし図１１は、制御対象となる板材加工機２の一例となるカートリッジ式のパンチプレスを示す。図９に示すように、板材加工機２は、ラム１０の昇降を行うパンチ駆動機構１６を有するパンチプレス本体２Ａと、パンチ工具およびダイ工具となる工具３，４をそれぞれ支持する上下の工具支持体５，６と、これら工具支持体５，６をそれぞれ複数保持する上下の工具支持体マガジン３８，３９と、テーブル１１ａ上の板材Ｗを把持して所定のパンチ位置に位置決めする板材移動手段１１とを備える。
【００５１】
図１０（Ｂ）に示すように、工具支持体５，６は、外周形状が画一化され、平面形状が例えば略円形に形成されている。工具支持体５，６は、工具３，４を複数または１個支持するものであり、工具３，４を支持する工具支持部３ａ，４ａのレイアウトがその種類間で互いに異なる複数種類のものが有る。複数準備される工具支持体５，６には、工具支持部３ａ，４ａのレイアウトが互いに同じで、工具支持部３ａ，４ａに支持される工具３，４が異なるものとがあっても良い。
【００５２】
図６，図１１に示すように、上下の工具支持体マガジン３８，３９は、工具支持体５，６を着脱自在に保持する工具支持体保持部４５，４６を複数有するものである。
工具支持体マガジン３８，３９は、工具支持体保持部４５，４６を外周部に円周方向に配列した旋回部材からなる。各工具支持体保持部４５，４６は、工具支持体５，６を嵌合する切欠状部分からなり、嵌合した工具支持体５，６を係脱可能に係止する係止手段（図示せず）を有している。
【００５３】
図１１に示すように、上下の工具支持体マガジン３８，３９は、中心部でプレスフレーム２３に軸受部２２を介して旋回自在に支持され、工具支持体割出機構４３，４４によって任意の工具支持体保持部４５，４６を加工使用位置Ｑに割出可能である。上下の工具支持体割出機構４３，４４は、独立して制御可能であるが、この例では同期して制御されるものとしてある。工具支持体割出装置４３，４４は、各工具支持体マガジン３８，３９に対して設けられたモータ４３ａ，４４ａおよびこのモータ４３ａ，４４ａの駆動を工具支持体マガジン３８，３９に伝達するギヤ列等の伝達機構４３ｂ，４４ｂからなる。
【００５４】
パンチプレス本体２Ａは、上記ラム１０の昇降を行うパンチ駆動機構１６と、加工使用位置Ｑの工具支持体５，６を回転させることで工具支持体５，６上の任意の工具３，４をパンチ駆動機構１６でパンチ動作可能な位置に割出す上下の工具割出機構２６，２７とを備える。パンチ駆動機構１６が、前記の加工手段１３となる。
【００５５】
工具割出機構２６，２７は、同心位置の上下の円筒状の回転部材７，８を有し、工具支持体マガジン３８，３９によって加工使用位置Ｑに割り出された工具支持体保持部４５，４６の工具支持体５，６を、工具支持体マガジン３８，３９から受け取って回転部材７，８に保持可能とされている。上側の回転部材７は下端に、下側の回転部材７の上端に、工具支持体５，６をそれぞれ把持するものであり、両回転部材７，８は、工具支持体５，６を把持する把持機構２８，２９を有している。回転部材７，８は、サーボモータ等の回転駆動装置２６ａ，２７ａによって回転割出が可能とされている。
上下の回転部材７，８は、プレスフレーム２３に昇降自在に設置された昇降部材２４，２５に回転自在に支持されており、昇降部材２４，２５と共に昇降することで、工具支持体マガジン３８，３９に対する工具支持体５，６の受渡しが可能とされている。
【００５６】
パンチ駆動機構１６は、サーボモータまたは油圧シリンダからなる駆動源１６ａによってラム１０を昇降させるものである。駆動源１６ａにサーボモータを用いる場合、その回転を直線運動に変換するクランク機構等の回転・直線運動変換機構が設けられる。ラム１０は、プレスフレーム２３に設けられたラムガイド３１により昇降自在に案内される。ラム１０は、下端にストライカ１０ｃを有し、工具割出機構２６で加工使用位置Ｑにある工具支持体５の所定加工位置Ａに割出されたパンチ工具３をパンチ可能とされている。
【００５７】
なお、この実施形態では、ラム１０は、昇降動作を行うラム本体１０ａの下端に回転ラム１０ｂが設けられていて、回転ラム１０ｂに偏心して上記ストライカ１０ｃが設けられている。回転ラム１０ｂは、係脱機構３２によって回転ラム１０ｂに係合可能であり、係合状態で回転ラム１０ｂと共に回転可能とされている。このため、ラム１０は、前記原点位置Ａの他に、加工位置Ｐの中心Ｏ回りの任意角度位置にストライカ１０ｃを旋回移動させて工具支持体５のパンチ工具３をパンチ可能となっている。これにより、長方形や三角形等の非円形の工具３，４を、任意の方向に向けて加工することができ、少ない工具数で多様な加工が行える。
係脱機構３２は、回転部材７およびその回転駆動装置２６ａと共に、工具割出機構２６を構成する。
【００５８】
図９において、板材移動手段１１は、テーブル１１ａ上で板材Ｗを直交する２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に移動させる機構である。図１０（Ａ）に示すように、板材移動手段１１は、板材Ｗを把持するワークホルダ１８と、このワークホルダ１８を各軸方向に進退させるＸ軸駆動源１４およびＹ軸駆動源１５とを有している。
【００５９】
図１２は、制御対象となる板材加工機２の他の例となるタレット式のパンチプレスを示す。このパンチプレスは、上記工具割出可能支持手段１２が、同心位置に配置された上下のタレット３５と、このタレット３５を回転割り出するタレット割出機構３７とで構成されたものである。パンチ側およびダイ側の工具３，４は、それぞれ上下のタレットの外周部に円周方向に並んで形成された工具支持部３ａ，４ａに保持される。加工手段１３は、所定加工位置Ａでラム（図示せず）を昇降させる機構からなる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の一実施形態にかかる加工順生成装置を備えた自動プログラミング装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】同自動プログラミング装置の処理の手順を示す流れ図である。
【図３】素材板材上の加工点の経路の関係を示す説明図である。
【図４】２加工点間の加工準備時間データ群の説明図である。
【図５】工具割出時間と板材移動時間との対比による加工準備時間演算の説明図である。
【図６】制御対象となるカートリッジ式パンチプレスからなる板材加工機を平面図で示す模式図である。
【図７】工具方向割出動作の説明図である。
【図８】ラム上昇待機位置の説明図である。
【図９】同板材加工機の破断正面図である。
【図１０】（Ａ）は同板材加工機における加工手段の斜視図、（Ｂ）はその工具支持体の斜視図である。
【図１１】同加工手段と工具支持体マガジンの関係を示す拡大断面図である。
【図１２】制御対象となるタレット式パンチプレスからなる板材加工機を平面図で示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…加工順生成装置
２…板材加工機
１１…板材移動手段
１２…工具割出可能支持手段
１３…加工手段
５１…自動プログラミング装置
５２…板材加工機制御装置
５３…加工プログラム（制御データ）
５７…機械内工具配置記憶手段
５８…機械所要時間情報記憶手段
５９…加工順決定手段
Ａ…所定加工位置
Ｄ３…入力データ
Ｄ４…加工準備時間データ群
Ｐ…加工点
Ｒ…経路
ｔ…加工準備時間
ｔａ…工具割出基準時間
ｔｂ…板材移動基準時間
ｔｆ…板材移動に必要な時間
ｔｔ…指定工具の割出しに必要な時間
【図１】
2005169577.tif 000003
【図２】
2005169577.tif 000004
【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】
2005169577.tif 000009
【図８】
2005169577.tif 000010
【図９】
2005169577.tif 000011
【図１０】
2005169577.tif 000012
【図１１】
2005169577.tif 000013
【図１２】
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