JP2002096236A - 板状ワークの自動加工設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない設備コストで能率的なワーク供給がで
きるとともに、多種類少量の加工にも好適に利用するこ
とができる板状ワークの自動加工設備を提供する。 【解決手段】 多段の棚１３を昇降可能に装備した搬送
台車１０と、各段の棚１３を駆動昇降させて所定のワー
ク搬出高さに順次移動させる棚昇降手段と、所定のワー
ク搬出高さにある棚１３に載置された板状ワークの端部
を保持して棚１３から引き出して加工機械２０の加工テ
ーブル２２上まで引きずり搬送する多関節ロボット４０
などの搬送手段とを備えてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板などの板状ワ
ークに孔開け加工やプレス加工を施す自動加工設備に係
り、特には、そのワーク搬送構造に特徴を有する自動加
工設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼板などの板状ワークを自動加工
する設備においては、多種類の鋼板（板状ワーク）を立
体倉庫などに保管しておき、これをエレベータや無人搬
送台車を用いて搬送し、１枚づつ取出して加工機械に供
給することが行われている。また、積層収容された鋼板
を１枚づつ取出して供給するのに、真空パッドや電磁マ
グネットで吸着して持上げ搬送する搬送手段が採用され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上記加
工設備においては以下のような問題点があった。 立体倉庫などに保管した鋼板を加工機械に自動供給
するためには、エレベータ、無人搬送台車、搬入出装
置、などの間でワークの受け渡しを行う必要であり、多
くの設備装置や複雑な制御手段が必要になり、設備コス
トが嵩む。 ワークの受け継ぎ回数が多くなり、供給に時間がか
かる。 搬送手段の真空パッドや電磁マグネットの位置をワ
ークのサイズに合わせて調整する必要があり、段取り替
えに時間がかかる。 サイズの大きいワークの搬入出には、これに合わせ
た大型で大能力の搬送手段が必要となり、設備全体のレ
イアウトに要するスペースが大きくなるとともに、設備
コストが高いものとなる。 多種類少量の加工に不向きとなる。

【０００４】本発明は、このような実情に着目してなさ
れたものであって、少ない設備コストで能率的なワーク
供給ができるとともに、多種類少量の加工にも好適に利
用することができる板状ワークの自動加工設備を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１に係る発明の
構成、作用および効果〕

【０００６】（構成） 請求項１に係る発明は、多段の
棚を昇降可能に装備した搬送台車と、各段の棚を駆動昇
降させて所定のワーク取出し高さに順次移動させる棚昇
降手段と、所定の取出し高さにある棚に載置された板状
ワークの端部を保持して棚から引き出して加工機械の加
工テーブル上まで引きずり搬送する搬送機構とを備えて
あることを特徴とする。

【０００７】（作用） 上記構成によると、先ず、搬送
台車が所定のワーク取出し位置に搬入される。この搬送
台車の各棚には予め種々の板状ワークが差入れ載置され
ており、棚は棚昇降手段によって所定の取出し高さにま
で昇降される。次に搬送機構が作動し、取出し高さにあ
る棚に載置収容された板状ワークの端部を保持して引き
出す。引き出された板状ワークは加工機械の加工テーブ
ル上まで引きずり搬送される。その後、加工テーブル上
でのワーク位置決め処理がなされ、所定の加工が施され
る。

【０００８】この場合、板状ワークを持上げて搬送する
のではなく、ワーク重量を搬送面に受け止め支持させて
引きずり搬送するので、搬送手段が担う重量負荷はワー
クの全重量に比べて極少ないものとなり、搬送手段とし
て市販の多関節ロボットや単機能型のロボットを利用す
ることができる。また、ワークのサイズに合わせて保持
位置を変更するような段取り替えの必要も特にはない。

【０００９】（効果） 従って、請求項１に係る発明に
よると、小型で、かつ、少ない設備コストで能率的なワ
ーク供給ができるとともに、多種類少量の加工にも好適
に利用することができる実用性に優れた板状ワークの自
動加工設備を構成することができる。

【００１０】〔請求項２係る発明の構成、作用および効
果〕

【００１１】（構成） 請求項２係る発明は、各棚の端
部には、請求項１記載の発明において、各棚のワーク取
出し側の端部に、載置収容した板状ワークの端部が露出
する凹部を形成するとともに、載置した板状ワークが棚
上でずれ動くのを阻止する固定手段を備えてあることを
特徴とする。

【００１２】（作用） 上記構成によると、棚からワー
クを取出す際、凹部に板状ワークの端部が露出している
ので、この露出した部分を保持することで、棚から板状
ワークを引き出すことができる。また、搬送台車の移動
中に棚上で板状ワークが不用意にずれ動くことがないの
で、板状ワークの端部が確実に棚の凹部に臨んだ状態に
維持され、ワーク取出しを確実に行うことができる。

【００１３】（効果） 従って、請求項２に係る発明に
よると、上下の棚間隔が小さくても、板状ワークを引き
出すことが容易となり、１台の搬送台車に嵩低く多数の
板状ワークを収容して供給することができ、搬送台車の
入れ替え頻度を少なくすることができる。

【００１４】〔請求項３係る発明の構成、作用および効
果〕

【００１５】（構成） 請求項３に係る発明は、請求項
１または２に記載の発明において、前記搬送機構を多関
節ロボットで構成し、この多関節ロボットのヘッドに板
状ワークの端部を挟持するクランプ金具と板状ワークを
吸着保持する吸着パッドとを備え、ヘッドの回転によっ
てクランプ金具と吸着パッドを使い分け可能に構成して
あることを特徴とする。

【００１６】（作用） 上記構成によると、搬送台車の
棚から板状ワークの端部を保持して引き出して引きずり
搬送する場合にはクランプ金具を利用し、加工機械の加
工テーブル上での位置合わせにおいては、吸着パッドで
板状ワークを表面から吸着保持して加工テーブル上を滑
らし移動させ、位置決め用の接当部に当て付けることが
でき、ワークの供給と位置合わせを１台の多関節ロボッ
トで行うことができる。この場合、位置合わせされた後
の多関節ロボットの余剰の作動に対して、接当による位
置合わせで固定された板状ワークに対して吸着パッドは
吸着面で滑って相対的にずれ動くことができる。

【００１７】（効果） 従って、請求項３に係る発明に
よると、安価に入手できるとともに搬送容量の比較的小
さい多関節ロボットを搬送手段に利用して、ワークの供
給から位置合わせを、それぞれ好適に行うことができ、
実用上の利便性の高いものとなっている。ができる。

【００１８】〔請求項４に係る発明の構成、作用および
効果〕

【００１９】（構成） 請求項４に係る発明は、請求項
３に記載の発明において、前記吸着パッドを吸着軸心を
中心に回転自在に構成してあることを特徴とする。

【００２０】（作用） 上記構成によると、吸着された
れ板状ワークは吸着軸心を中心に回転自在であるので、
板状ワークを加工テーブル上を滑らせて固定の接当部に
接当させて位置合わせする時、板状ワークは吸着パッド
と共に回転して、接当部になじんだ姿勢となる。

【００２１】（効果） 従って、請求項４に係る発明に
よると、加工テーブル上での板状ワークの位置合わせが
確実容易となり、請求庚４記載の上記効果を助長する。

【００２２】〔請求項５係る発明の構成、作用および効
果〕

【００２３】（構成） 請求項５に係る発明は、請求項
１〜４のいずれか一項に記載の発明において、各板状ワ
ークごとの加工用データを記録した記録媒体を装着する
とともに、この記録媒体の加工用データを読取る読取り
手段をワーク供給経路中に配備してあることを特徴とす
る。

【００２４】（作用） 上記構成によると、板状ワーク
を加工機械に供給する間に、ワークに備えられたバーコ
ードなどの記録媒体を介して加工用データを読取って、
そのワークに対する加工指令を加工機械に出すことがで
きる。

【００２５】（効果） 従って、請求項５係る発明によ
ると、ワーク供給順序に関係なく確実にワークごとに決
められた所定の加工を加えることができ、多種類少量の
加工に特に有効に利用することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に係る板状ワーク
の自動加工設備の全体正面が、また、図２にその平面が
それぞれ示されている。この自動加工設備は、板状ワー
クとしての鋼板Ｗに孔加工を施すものであり、基本的に
は、ワーク搬入出を行う手押し移動式の搬送台車１０、
加工機械２０、ワーク搬送機構としての多関節ロボット
４０とで構成されている。

【００２７】前記搬送台車１０は、下端の四隅に車輪１
２を備えた台枠１１に多数の棚１３を所定の小間隔をも
って上下に積層配備して構成されており、各棚１３は、
台枠１１に備えたレール１４に沿ってワーク搬入出方向
（図１，２中の左右方向）にスライド移動可能に装着さ
れている。また、図４に示すように、棚１３自体は棚枠
１３ａに棒材１３ｂを縦横に取付けて網状に構成された
ものであり、載置した鋼板Ｗがワーク出し入れ方向に沿
って引っ掛かり抵抗少なく移動できるように、ワーク出
し入れ方向に沿う棒材群によってワーク載置面が形成さ
れている。また、各棚１３のワーク出し入れ側の端辺に
は一対の凹部１４が形成され、棚１３に載置された鋼板
Ｗの一部が凹部１５において露出するようになってい
る。また、各棚１３の適所には数個の磁石１９が取付け
られ、載置した鋼板Ｗが勝手にずれ動くのを防止してい
る。

【００２８】加工機械２０は、その横一側（図では左
側）がワーク搬入出部となっており、このワーク搬入出
部の床面には、搬送台車１０の左右外側面に備えたガイ
ドローラ１６に作用する左右一対のガイドレール２１が
手前から奥側に向けて互いに平行に立設されており、手
押し移動されてきた搬送台車１０は、ガイドローラ１６
および前記ガイドレール２１に案内され、ガイドレール
２１の奥端近くに設けたストッパ２１ａに受け止められ
る所定の台車セット位置に位置決めされるようになって
いる。

【００２９】また、台車セット位置と加工機械２０との
間には、加工機械２０における加工テーブル２２の高さ
と同高さに調節された中継搬送テーブル２３が配備され
ており、この中継搬送テーブル２３および加工テーブル
２２の上面には、鋼板Ｗを若干浮かして抵抗少なく移動
させるためにボールキャスタ２４が装備されている。

【００３０】さらに、台車セット位置の床面には、搬送
台車１０の下にもぐり込んで搬送台車全体を持上げて昇
降させる昇降装置２５が配備されるとともに、台車セッ
ト位置の奥側には台車昇降用の検出台２６が配備されて
いる。図７に示すように、搬送台車１０の奥側の外面に
は、棚１３の配列ピッチで搬出高さ検出用のドグ１７と
搬入高さ検出用のドグ１８とが左右に並んで縦列状に設
けられるとともに、この各列のドグ１７，１８を検出す
る一対の光電センサ２７，２８が検出台２６の上部に配
備されており、鋼板Ｗの搬出時には、ドグ１７の位置を
光電センサ２７で検出して上昇ピッチ送りが行われ、加
工済みの鋼板Ｗの回収搬入時には、ドグ１８の位置を光
電センサ２８で検出して下降ピッチ送りが行われる。

【００３１】前記多関節ロボット４０は、前記中継搬送
テーブル２３の奥側に据付けられており、その屈伸およ
び旋回可能なロボットアーム４１の先端に備えられた回
転自在なヘッド４２にワーク保持機構４３が取付けられ
ている。このワーク保持機構４３は、図５，６に示すよ
うに、ヘッド４２に連結された支持枠４４に、前後に並
列配備された２組のクランプ金具４５と、下向きに並列
された４個の第１吸着パッド４６と、後ろ向きに取付け
られた単一の第２吸着パッド４７とを装備して構成され
ており、クランプ金具４５は、固定された薄い下爪４５
ａに対して上爪４５ｂをエアーシリンダ４８によって上
下に開閉可能に構成されるとともに、第２吸着パッド４
７はその吸着軸心ｐを中心にして回転自在に構成されて
いる。

【００３２】また、図２に示すように、加工機械２０に
は、前記加工テーブル２２が前後方向に移動可能に装備
されるとともに、タレット型のパンチングプレス（図示
せず）を備えた加工部本体２８が備えられている。ま
た、加工テーブル２２の奥側端部には、左右方向に移動
制御可能な左右一対のチャック２９が備えられており、
鋼板Ｗを保持したチャック２９を左右に移動させること
でワークのＸ軸方向の加工位置を決め、加工テーブル２
２全体を前後に移動させることでワークのＹ軸方向の加
工位置を決めるように制御される。

【００３３】本発明に係る自動加工設備の主要部は以上
のように構成されており、次に、その加工手順について
説明する。

【００３４】（１）加工作業に先立って、搬送台車１０
の各棚１３には各種の鋼板Ｗが予め定められた順序で差
込み載置される。この際、棚１３を少し引き出すことで
鋼板Ｗの載せ付けおよび差入れが容易となり、鋼板Ｗの
差入れが終わった棚１３は台車内に押し込んでおく。

【００３５】（２）各種の鋼板Ｗが収容された搬送台車
１０は手押し移動されてワーク装填エリアに搬入され、
左右のガイドレール２１と搬送台車１０に備えたガイド
ローラ１６を介して所定の台車セット位置に位置決めセ
ットされる。なお、棚１３に載置収容された鋼板Ｗは磁
石によって軽く吸着保持され、手押し移動中の振動等に
よって棚１３上で大きくずれ動くようなことなない。

【００３６】（３）搬送台車１０がワーク装填エリアの
台車セット位置に位置決め固定されると、昇降機構２５
が起動されて搬送台車１０が上昇され、最上段の棚１３
が所定のワーク搬出高さに位置決めされる。この時、図
８（イ）に示すようにワーク搬出高さに在る棚１３は中
継搬送テーブル２３の搬送面より少し高くなるように搬
出高さ検出用のドグ１７とこれに対する光電センサ２７
の相対高さが設定されている。また、棚１３から鋼板Ｗ
が引き出される際に棚１３が引きずられて搬送台車１０
から突出飛び出さないように、棚１３のスライド移動が
図示しないストッパ手段によって阻止される。

【００３７】（４）次に多関節ロボット４０が起動さ
れ、ワーク保持機構４３がワーク搬出高さに在る棚１３
に接近移動され、この棚１３に載置されている鋼板Ｗの
一端部が凹部１５において、ワーク保持機構４３のクラ
ンプ金具４５で挟持される。鋼板Ｗの一端部が挟持され
ると、ワーク保持機構４３が向きを変えることなく加工
機械２０に向けて略水平に移動され、図９に示すよう
に、鋼板Ｗは棚１３から引き出され、中継搬送テーブル
２３を経て加工テーブ２２の上まで引きずり移動され
る。この場合、上記のように、ワーク搬出高さの棚１３
は中継搬送テーブル２３より少し高く設定されているの
で、引き出し移動される鋼板Ｗのクランプ箇所以外の部
分が多少垂れ下がっても、中継搬送テーブル２３の端部
に引っ掛かるようなことはない。

【００３８】なお、加工対象の鋼板Ｗが搬送台車１０か
ら搬出されると、搬送台車１０は、搬入高さ検出用のド
グ１８とこれに対する光電センサ２８の検出に基づいて
ワーク搬入高さに調整される。ここで、図７に示すよう
に、両光電センサ２７，２８が同じ高さに設置されてい
るのに対して、搬入高さ検出用のドグ１８は搬出高さ検
出用のドグ１７より少し高く設置されており、このため
に、搬送台車１０は搬出時点より少し下げられ、図８
（ロ）に示すように、加工済みの鋼板Ｗを受取る時の棚
の高さ（ワーク搬入高さ）は、中継搬送テーブル２３の
搬送面より少し低い位置に調整されることになる。

【００３９】（５）ロボットアーム４１による移動範囲
の限界までワーク保持機構４３が移動されると、クラン
プ金具４５による挟持が解除され、ワーク保持機構４３
は搬送台車１０側に復帰移動した後、図１０に示すよう
に、第１吸着パッド４６で鋼板Ｗを持ち直し吸着して引
き続き加工テーブル２２上に送り込んでゆく。この場
合、加工テーブル２２の端部近くに配備され位置決めス
トッパ３０はワーク搬送経路よりも下方に没入されてお
り、鋼板Ｗは、その後端が位置決めストッパ３０を通過
するまで引きずり移動される。

【００４０】（６）次に、ワーク保持機構４３が９０度
回転されて第２吸着パッド４７が下向きに姿勢変更さ
れ、加工テーブル２２上の鋼板Ｗを第２吸着パッド４７
によって一点で吸着保持する。この時、図１１に示すよ
うに、加工機械２０のチャック２９は加工テーブル２２
の搬入出部側の所定位置において開放状態で待機してい
るとともに、位置決めストッパ３０は上方に駆動突出さ
れている。

【００４１】（７）次に、多関節ロボット４０が作動を
再開して、第２吸着パッド４７で吸着保持された鋼板Ｗ
は、位置決めストッパ３０およびチャック２９に接近す
るように斜めに引きずり移動される。これによって、図
１２に示すように、鋼板Ｗは位置決めストッパ３０との
接当によってＸ軸方向に位置決めされるとともに、一対
のチャック２９との２点接当によってＹ軸方向にも位置
決めされ、鋼板Ｗは加工前の原点位置にセットされる。
なお、鋼板Ｗが原点位置に接当固定された後に、なおも
ワーク保持機構４３が移動しても、第２吸着パッド４７
が鋼板Ｗの表面を滑って移動し、ロボットアーム４１の
過剰の移動を吸収する。

【００４２】また、上記接当位置決めにあたり、鋼板Ｗ
は単一の第２吸着パッド４７で一点支持状態にあるとと
もに、第２吸着パッド４７自体がその吸着軸心ｐ周りに
回転自在であるので、鋼板Ｗは加工テーブル２２の表面
に沿って２次元移動するとともに旋回も可能となってお
り、位置決めストッパ３０およびチャック２９による３
点接当部に無理なくなじむことができる。

【００４３】（８）以上で、鋼板Ｗの加工テーブル２２
への位置決め供給が完了し、図１３に示すように、チャ
ック２９の横移動制御および加工テーブル２２自体の前
後移動制御によって孔加工位置を割り出し、所期の孔開
け加工が行われる。

【００４４】（９）孔開け加工が終了すると、チャック
２９を開くとともに第１吸着パッド４６で加工済みの鋼
板Ｗを吸着し、加工テーブル２２上を搬送台車１０側に
向けて滑らし移動させる。適当な位置まで移動すると、
ヘッド４２を回転させて鋼板Ｗの端部をクランプ金具で
持ち直し、再び搬送台車１０側に向けて押し動かしてゆ
き、この鋼板Ｗが収容されていた元の棚１３に差込み搬
入する。この時、搬送台車１０は、搬入高さ検出用のド
グ１８とこれに対する光電センサ２８とによって高さ制
御され、加工済みの鋼板Ｗを受取る棚は、中継搬送テー
ブル２３の搬送面より少し低いワーク搬入高さに待機し
ており、鋼板Ｗの送り込み方向先端が中継搬送テーブル
２３から突出して多少垂れ下がっても、棚１３の先に引
っ掛かることなく円滑に差込まれてゆく。

【００４５】（１０）以上で１枚の鋼板Ｗの搬出、孔開
け加工、および、搬入回収までの一連の処理が終了し、
次いで、搬送台車１０が１ピッチ上昇制御されて、次段
の棚１３がワーク搬出高さにセットされ、以下、上記作
動が順次繰り返される。

【００４６】〔別実施形態〕本発明は、以下のような形
態で実施することもできる。

【００４７】（１）図１４に示すように、各鋼板Ｗの表
面に、加工用データを記録した記録媒体としてのバーコ
ードラベル５１を取付けるとともに、鋼板Ｗの加工テー
ブル２２への供給経路中にバーコードリーダ５２を配備
し、読取った加工用データに基づいて、そのワークに対
する加工指令を加工機械に出すようにすることもでき
る。 （２）搬送台車１０にピッチ昇降に用いるドグを１組だ
け装備するとともに、このドグを検知する光電センサを
上下移動可能に配備し、上昇時と下降時とでセンサ高さ
をアクチュエータで自動的に移動させるように構成し
て、棚１３のワーク搬出高さとワーク搬入高さを変える
ようにすることもできる。また、光電センサに代えて近
接センサを利用することもでき、ピッチ送り制御用の検
出手段は適宜変更可能である。 （３）板状ワークを搬送する搬送手段としては、多関節
ロボットを利用する他に、水平直線移動と直線上下移動
とを組み合わせた作動を行うロボットを利用することも
できる。 （４）加工済みの板状ワークＷを別の搬送台車などに回
収搬入する形態で実施することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動加工設備の全体正面図

【図２】自動加工設備の全体平面図

【図３】ワーク搬入出部の正面図

【図４】搬送台車の平面図

【図５】ワーク保持機構の正面図

【図６】ワーク保持機構の平面図

【図７】搬送台車の一部を示す縦断側面図

【図８】（イ）ワーク搬入出部におけるワーク搬出状態
を示す側面図 （ロ）ワーク搬入出部におけるワーク搬入状態を示す側
面図

【図９】加工機械へのワーク供給行程の前半を示す平面
図

【図１０】加工機械へのワーク供給行程の後半を示す平
面図

【図１１】ワーク位置決め行程を示す平面図

【図１２】ワーク位置決めが完了した状態を示す平面図

【図１３】加工行程を示す平面図

【図１４】他の実施形態の一例を示す斜視図

【符号の説明】

１０ 搬送台車 １３ 棚 １５ 凹部 ２０ 加工機械 ２２ 加工テーブル ４０ 多関節ロボット ４５ クランプ金具 ４７ （第２）吸着パッド ５１ 記録媒体（バーコードラベル）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林田 俊亮 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内 Ｆターム(参考） 3C007 DS05 ES05 ET02 EU07 EV02 FS01 FT02 FT11 HS12 NS09 3C033 AA11 BB03 DD04 DD10 HH24 HH27 MM02 NN07 3F022 AA05 FF26 JJ11 KK18 3F061 AA03 BA05 BB02 BC09 BD01 BE02 CA01 CB03 CB05 DB04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多段の棚を昇降可能に装備した搬送台車
   と、各段の棚を駆動昇降させて所定のワーク搬出高さに
   順次移動させる棚昇降手段と、所定のワーク搬出高さに
   ある棚に載置された板状ワークの端部を保持して棚から
   引き出して加工機械の加工テーブル上まで引きずり搬送
   する搬送手段とを備えてあることを特徴とする板状ワー
   クの自動加工設備。
2. 【請求項２】 各棚のワーク取出し側の端部に、載置収
   容した板状ワークの端部が露出する凹部を形成するとと
   もに、載置した板状ワークが棚上でずれ動くのを阻止す
   る固定手段を備えてあることを特徴とする請求項１記載
   の板状ワークの自動加工設備。
3. 【請求項３】 前記搬送手段を多関節ロボットで構成
   し、この多関節ロボットのヘッドに板状ワークの端部を
   挟持するクランプ金具と、板状ワークを吸着保持する吸
   着パッドを備え、ヘッドの回転によってクランプ金具と
   吸着パッドを使い分け可能に構成してあることを特徴と
   する請求項１または２記載の板状ワークの自動加工設
   備。
4. 【請求項４】 前記吸着パッドを吸着軸心を中心に回転
   自在に構成してあることを特徴とする請求項３記載の板
   状ワークの自動加工設備。
5. 【請求項５】 各棚に載置される各板状ワークに、各板
   状ワークごとの加工用データを記録した記録媒体を装着
   するとともに、この記録媒体の加工用データを読取る読
   取り手段をワーク供給経路中に配備してあることを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の板状ワーク
   の自動加工設備。