JP2007054835A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 素材からレーザ加工で製品を切断し、残材と自動的に分離し、処理するレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 レーザ加工装置１は、レーザ加工機１０，ワークパレット自動交換装置２０を備え、ワークパレット３０上の素材は、製品Ｗ_１と残材Ｓ_１に切り離される。立体倉庫１００の素材パレット１１０は、供給位置に送られ、真空パッドユニット３００を有する第２の搬送装置により素材Ｐ_１はワークパレット上へ供給される。切断された製品Ｗ_１は真空パッドユニット３００で把持され、製品ステーション４０へ送られる。ワークパレット上の残材Ｓ_１はフォーク１５２を有する第１の搬送装置１５０によりチップコンベア５０へ送られ、処理される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動倉庫を備えて、長時間自動加工を行うレーザ加工装置に関する。

例えば、下記の特許文献に開示されたレーザ加工システムは、本出願人が提案したものであって、立体倉庫とレーザ加工機を装備して、長時間にわたるレーザ加工を実現するものである。
特開平６−１４４１５０号公報

上述のレーザ加工システムにあっては、立体倉庫に収容された素材板を積層したパレットを引き出し、素材板をレーザ加工機に供給して必要な加工を施す。加工後のワークは、アンローディングステーション又は立体倉庫に戻される。
しかしながら、上述した加工システムにあっては、製品とスクラップとなる残材は、マイクロジョイントと称される微小の連結部で結合された状態でアンローディングステーションに送られる。そして、製品と残材はアンローディングステーションでオペレータにより分離される。
したがって、残材の処理は人力に依る必要がある。
本発明の目的は、レーザ加工で完全にワークを切断し、ワークと残材を自動的に搬送処理を行うことができるレーザ加工装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、パレット交換装置を備えたレーザ加工機と、素材が格納される立体倉庫と、搬送装置とアンローディングステーションと、チップコンベアを備え、アンローダとして機能する第１の搬送装置は、パレット交換装置に引き出されたパレットのワーク支持板の間に挿入されるフォークを備え、ローダとして機能する第２の搬送装置は、多数の真空パッドユニットを備え、レーザ加工機は素材から製品を完全にカットするようにプログラミングされるものである。
そして、第２の搬送装置は、素材を真空パッドユニットで把持して立体倉庫からレーザ加工機のパレット上に搬送するとともに、パレット上の製品を製品ステーションに搬送する機能を備え、第１の搬送装置は、レーザ加工機のパレット上の残材をチップコンベアを備えた残材ステーションに搬送する機能を備える。
また、レーザ加工機のパレット交換装置とチップコンベアの間に設けられるスクレーパ装置を備え、スクレーパ装置は、第１の搬送装置のフォークの間に挿入される可動爪を備えて、フォーク上の残材を残材ステーションのチップコンベアに落下させる機能を備えるものである。
より具体的な手段として、第２の搬送装置は、バキューム室を有するハウジングプレートと、ハウジングプレートにとりつけられてバキューム室に連通するマトリックス状に配列された多数の真空パッドユニットを備え、各真空パッドユニットは、バキュームパッド内を大気圧とバキューム圧に機械的に切替える切替手段を備えるものである。
そして、複数に区画されたバキューム室を有し、各バキューム室はバキューム源に連通される。

本発明のレーザ加工装置においては、長時間の自動加工を行うことができ、また、製品と残材を自動的に分離することができる。そして、残材はチップコンベアで搬出されるので、後処理も容易となる。

図１は、本発明のレーザ加工装置の概要を示す斜視図、図２は正面図である。
全体を符号１で示すレーザ加工装置は、レーザ加工機１０を備える。レーザ加工機１０は、レーザ加工ヘッド１２を有し、交換可能なワークパレット３０上に載置された素材Ｐ_１に対して、レーザ加工を施す。
ワークパレット自動交換装置２０は、レーザ加工機１０に対して、２台のワークパレットを交互に出し入れする。

レーザ加工機１０の近傍には立体倉庫１００が配設される。この立体倉庫１００内には、各種の素材Ｐ_１が積層された素材パレット１１０が収容されている。立体倉庫１００は、立体倉庫１００内の任意の素材パレット１１０を選択して、そのベース１２０上に送り出す機能を備える。ベース１２０上に送られた素材パレット１１０は、素材供給位置に位置決めされる。

立体倉庫１００に連結される案内レール１３０にはアンローダとして機能する第１の搬送装置１５０とローダとして機能する第２の搬送装置２００が装備される。第１の搬送装置１５０は、フォーク１５２を有し、ワークパレット３０の支持板の間に差し込まれて、ワークパレット３０上の残材を残材ステーションに搬送する機能を有する。

第１の搬送装置１５０は、サーボモータ１５４を備えサーボモータ１５４で駆動される駆動装置によって案内レール１３０上を走行する。

第２の搬送装置２００は、シリンダ２１０で昇降されるハウジングプレート２５０を有し、ハウジングプレート２５０の下面には、多数の真空パッドユニット３００が取りつけられる。この真空パッドユニット３００は、１本毎にバキューム回路の開閉制御が可能であって、パイプ２２０を介してバキューム源に連通される。
第２の搬送装置２００もサーボモータ２０２を備え、駆動機構により案内レール１３０上を走行する。

レーザ加工装置１全体の制御装置８０は、指令された加工情報に基いて、指定の素材パレット１１０を立体倉庫１００から取り出して、素材供給位置に送る。
第２の搬送装置２００は、素材供給位置に移動し、ハウジングプレート２５０と真空パッドユニット３００を素材Ｐ_１上に降し、バキュームにより素材Ｐ_１を把持する。

把持された素材Ｐ_１は、ワークパレット自動交換装置２０上に準備されたワークパレット３０上へ供給される。レーザ加工機１０内へ引き込まれたワークパレット３０上の素材Ｐ_１に対して、ネスティングデータに基いてレーザ加工が行われる。

このレーザ加工は、素材Ｐ_１を製品Ｗ_１と残材Ｓ_１に切り離すようにプログラミングされている。
制御装置８０は、ネスティング情報により、ワークパレット３０上で切断された製品Ｗ_１の位置と形状を記憶している。

次に、第２の搬送装置２００は、レーザ加工機内での加工が完了してワークパレット自動交換装置２０上に引き出されたワークパレット３０上に位置決めされる。そして、ハウジングプレート２５０をパレット上に降下させて真空パッドユニット３００を製品Ｗ_１上に接触させる。この操作により、対応する製品Ｗ_１のみが真空パッドユニット３００により把持される。
その後、第２の搬送装置２００は、アンローディングステーションである製品ステーション４０上へ移動し、荷台４２上に製品Ｗ_１を積層する。

製品Ｗ_１が搬出された後のワークパレット３０上には、残材Ｓ_１のみが残される。
第１の搬送装置１５０は、ワークパレット３０の支持板の間にフォーク１５２を差し込んでワークパレット３０上の残材Ｓ_１をすくい取る。
次に、第１の搬送装置１５０は、残材ステーションのチップコンベア５０の上方へ移動し、停止する。

チップコンベア５０のレーザ加工機側には、スクレーパ装置６０が配設されている。このスクレーパ装置６０は、櫛状に並べられた可動爪６２を有する。各爪６２は、第１の搬送装置１５０のフォーク１５２の間に挿入されるように構成されている。

そこで、可動爪６２を起立させて、フォーク１５２の間に挿入し、第１の搬送装置１５０を立体倉庫１００側へ戻す。この操作により、フォーク１５２上の残材Ｓ_１は可動爪６２により後退を阻止され、チップコンベア５０上に落下する。チップコンベア５０はベルト５２を動かして、残材Ｓ_１をボックス７０へ収納する。残材Ｓ_１は、レーザ加工時に適当な大きさに切断されており、取扱いが容易なサイズで回収、再利用される。

図３は、ローダとして機能する第２の搬送装置２００の一部を示す平面図。図４は第２の搬送装置２００の一部を示す正面図である。
第２の搬送装置２００は、真空室を有するハウジングプレート２５０と、ハウジングプレート２５０にとりつけられる多数の真空パッドユニット３００を備える。
ハウジングプレート２５０の上面の両側にはガイドレール２６０敷設されており、後述するストライカー装置４００が矢印Ｘ方向に移動自在に装備されている。

図５は真空パッドユニット３００の構造を示す説明図である。
真空パッドユニット３００は、パイプ状の本体３１０を有し、中心部に真空通路３１１が形成される。本体３１０の先端部には、ゴム等でつくられるパッド３２０が交換自在にとりつけられる。パッド３２０の内部が負圧となると、先端部３２２が接触する製品等を吸着する。

各真空パッドユニット３００は、ハウジングプレート２５０にとりつけられる。
本体３１０は、ハウジングプレート２５０に挿入されるシリンダ部３１２を有し、シリンダ部３１２内にスプール３３０が摺動自在に挿入されている。
スプール３３０は、直径方向の通路３３１と直径方向の通路３３１と、通路３３１と本体３１０の通路３１１を連通する軸方向の通路３３２を有する。
シリンダ部３１２には３個のポートが設けてあり、各ポートは３個のエアカプラ３６１，３６２，３６３に連通される。
第１のエアカプラ３６１は真空吸着用の負圧源に連結される。

図５に示す状態にあっては、スプール３３０の直径方向の通路３３１は、第１のエアカプラ３６１に通じており、パッド３２０内は負圧となっており、製品を吸着することができる。第２のエアカプラ３６２は、低い圧力の正圧源に連通されており、スプール３３０を図５の状態に保持する機能を有する。第３のエアカプラ３６３は、高い圧力の正圧源に連通されており、降下した位置にあるスプール３３０を図５の位置に復帰させる機能を有する。

スプール３３０の上部には、棒状のヘッド３４０が一体に設けられる。このヘッド３４０の頂部３４１を後述するストライカーで叩くことにより、スプール３３０はシリンダ部３１２の下端まで降下する。

図６は、ヘッド３４０の頂部３４１がストライカーで叩かれて距離Ｓ_１降下し、スプール３３０がシリンダ部３１２の下方へ押し下げられた状態を示す。
この状態にあっては、第１のエアカプラ３６１の回路はスプール３３０により閉じられる。そして、スプール３３０の通路３３１は通路３７０に連通し、通路３７０は通路３７２を介して大気側に連通する。そこで、パッド３２０内も大気圧となり、負圧による吸着力は発生しない。

図７，図８は、ストライカー装置４００の構造を示す説明図である。
ストライカー装置４００は、エア源に連通する１対の通路４１０，４２０に接続されるシリンダ４３０を有する。シリンダ４３０内にはピストン４４０が摺動自在に挿入され、ピストンロッド４４２に連結してストライカー４４４が設けられる。

エア通路４１０側に高圧の正圧が供給されるとピストン４４０とともにストライカー４４４が押し下げられ、真空パッドユニット３００のヘッド３４０を押し下げる。ヘッド３４０が押し下げられた真空パッドユニット３００は、図６に示した状態となり、吸着力を発生しない。
ストライカーは、Ｙ軸方向に真空パッドユニット３００のピッチに等しく並べられている。

また、ストライカー装置４００は、Ｘ軸方向にステップ状に移動する。ステップのピッチは真空パッドユニット３００のＸ軸方向のピッチに等しくしてある。
そこで、Ｘ軸上のある位置の真空パッドユニット３００上にストライカー装置４００を位置決めし、Ｙ軸方向の任意のストライカー４４４を押し下げることにより、その位置の真空パッドユニット３００を吸着不可の状態に設定することができる。ストライカー４４４が作動しない位置の真空パッドユニット３００は、吸着可の状態となる。

ストライカー装置４００をＸ軸方向にステップ送りし、上述した操作をくり返すことにより、第２の搬送装置２００の全ての真空パッドユニット３００を個別に吸着可又は吸着不可の状態に設定することができる。

図９は、本発明の第２の搬送装置２００を用いて種々の形状のワークを取り扱う場合を示す。
円形のワークＷ_１１にあっては、外形線の内部に含まれる真空パッドユニット３００（着色して示す）を作動させて、真空を利用してワークＷ_１１を把持する。
内部に開口部Ｋ_１２をもつワークＷ_１２に対しては、切断線に囲まれた部分で、バキュームパッドがワークＷ_１２の表面に完全に接触する部分の真空パッドユニット３００のみを作動させて、ワークＷ_１２を把持する。
ワークＷ_１３はＬ字形の平面形状を有する。この場合も着色した真空パッドユニットのみを作動させて、ワークＷ_１３を把持する。

ワークＷ_１４の場合には、バキュームパッドが封止される面積を有しない。このワークＷ_１４の場合には、真空パッドユニット３００では取扱うことはできない。
いずれのワークの場合でも、レーザ加工装置の制御装置は、ワークの形状とパレット上のワークの位置を記憶しており、対応する真空パッドユニットのみを作動させてワークを取扱うことができる。
また、ワークＷ_１４のように、真空パッドユニットでは取扱うことができないワークの場合には、その旨を表示し、オペレータ等による取扱いを要求する。

本発明は以上のように、各種の形状を有するワークを自動的に搬送することができ、長時間の無人運転を達成することができる。

本発明のレーザ加工装置の概要を示す斜視図。 本発明のレーザ加工装置の概要を示す正面図。 第２の搬送装置の一部を示す平面図。 第２の搬送装置の一部を示す正面図。 真空パッドユニットの構造を示す説明図。 真空パッドユニットの構造を示す説明図。 ストライカー装置の構造を示す説明図。 ストライカー装置の構造を示す説明図。 ワークの取り扱いを示す説明図。

符号の説明

１ レーザ加工装置
１０ レーザ加工機
２０ ワークパレット自動交換装置
３０ ワークパレット
４０ 製品ステーション
５０ チップコンベア
６０ スクレーパ装置
６２ 可動爪
８０ 制御装置
１００ 立体倉庫
１１０ 素材パレット
１３０ 案内レール
１５０ 第１の搬送装置
１５２ フォーク
２００ 第２の搬送装置
３００ 真空パッドユニット

Claims (8)

1. パレット交換装置を備えたレーザ加工機と、素材が格納される立体倉庫と、搬送装置と、アンローディングステーションと、チップコンベアを備えたレーザ加工装置であって、
   第１の搬送装置は、パレット交換装置に引き出されたパレットのワーク支持板の間に挿入されるフォークを備え、第２の搬送装置は、多数の真空パッドユニットを備え、
   レーザ加工機は素材から製品を完全にカットするようにプログラミングされるレーザ加工装置。
2. 第２の搬送装置は、素材を真空パッドユニットで把持して立体倉庫からレーザ加工機のパレット上に搬送するとともに、パレット上の製品をアンローディングステーションに搬送する機能を備える請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 第１の搬送装置は、レーザ加工機のパレット上の残材をチップコンベアに搬送する機能を備える請求項１記載のレーザ加工装置。
4. レーザ加工機のパレット交換装置とチップコンベアの間に設けられるスクレーパ装置を備え、
   スクレーパ装置は、第１の搬送装置のフォークの間に挿入される可動爪を備えて、フォーク上の残材をチップコンベアに落下させる機能を備える請求項１記載のレーザ加工装置。
5. 第２の搬送装置は、バキューム室を有するハウジングプレートと、ハウジングプレートにとりつけられてバキューム室に連通するマトリックス状に配列された多数の真空パッドユニットを備え、各真空パッドユニットは、バキュームパッド内を大気圧とバキューム圧に機械的に切替える切替手段を備える請求項１記載のレーザ加工装置。
6. 複数に区画されたバキューム室を有し、各バキューム室はバキューム源に連通される請求項５記載のレーザ加工装置。
7. 切替手段はスプール弁と、スプール弁と一体のヘッドと、ヘッドを叩いてスプール弁を大気圧側に切替えるストライカー装置を備える請求項５記載のレーザ加工装置。
8. ストライカー装置は、マトリックス状に配置された真空パッドユニットの一列に対応するピストンを備え、各列の真空パッドユニットのスプールを段階的に切替える請求項７記載のレーザ加工装置。
   

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