JP2008105841A - セパレータおよびこれを備えた板材加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】素材の歩留まりを考慮した製品配置を行った場合でも、製品の個別搬出の際には、生産性を阻害することなく、製品をその特性に応じて確実に仕分けできるセパレータおよびこれを備えた板材加工システムを提供すること。
【解決手段】板材加工システムにおいて、セパレータ６は、板材加工機で加工された製品を仕分けして積み込み、かつ格納する装置であって、上下に配置された複数段の載置テーブル６２と、これらの載置テーブル６２を個別に移動させる移動手段とを備え、載置テーブル６２の移動位置としては、少なくとも製品を載置テーブル６２上に積み込む積込位置Ａと、製品を当該セパレータ６内に格納しておく格納位置Ｂとが設定され、移動手段は、板材加工機で加工される製品の製品情報に基づいて生成される駆動信号により、製品が積み込まれる載置テーブル６２を移動するように駆動される。
【選択図】図４

Description

本発明は、セパレータおよびこれを備えた板材加工システムに関する。

従来、１枚の定尺材から同種製品を多数取り出すいわゆる多数個取りを行う板材加工システムにあっては、製品が規定の集積高さになった段階で順次次のエリアに集積するといった手法が採用されていた。一方、需要に対する同期生産方式を実現するためのレーザ加工機やＮＣパンチプレスを用いた板材加工システムにおいては、１枚の定尺材に異種複数個の製品が配置（ネスティング）されるうえ、同種製品であっても、縦、横自由配置であるなど、千差万別の状態で加工されるため、定尺材から切り出される製品を個別に搬出するとともに、搬出時にはその製品が有する特性別に仕分けしたいという要求がある。

しかしながら、そのような同期生産方式では、素材（定尺材）の歩留まりを優先した製品配置ゆえに、数枚から数十枚の素材にわたって同一製品がばらまかれた状態で加工が進むことになるため、製品を特性別に仕分けして集積するとなると、切り出された製品を同一製品が出現するまで随時別のエリアに並べていくことになり、定尺の搬出パレットを用いる場合では、複数個の搬出パレットを要することになる。

このため、例えば製品棚から個々の搬出パレットを取り出して集積するシステムでは、パレットの出し入れに数分からの時間が必要となることから、製品の搬出が完了するまでに相当の時間がかかってしまう。従って、特に搬出ローダが板材加工機での干渉領域に入り込んで搬出動作を行う場合では、最後の製品の搬出が完了するまで板材加工機を稼動させることができず、生産性の低下は避けられない。

そこで、製品が有する特性情報（例えば、納期、後工程の種類、形状）に基づいて仕分け順序および製品配置を決定し、この仕分け順序で加工するように加工プログラムを生成することが提案されている（特許文献１）。

特開２０００−１５８３０１号公報

しかしながら、特許文献１においては、仕分け順序を優先させた製品配置になるため、素材の歩留まりを考慮した製品配置を行うことができず、素材に無駄が生じるという問題がある。

本発明の目的は、素材の歩留まりを考慮した製品配置を行った場合でも、製品の個別搬出の際には、生産性を阻害することなく、製品をその特性に応じて確実に仕分けできるセパレータおよびこれを備えた板材加工システムを提供することにある。

本発明のセパレータは、板材加工機で加工された製品を仕分けして積み込み、かつ格納するセパレータであって、上下に配置された複数段の載置テーブルと、これらの載置テーブルを個別に移動させる移動手段とを備え、載置テーブルの移動位置としては、少なくとも前記製品を前記載置テーブル上に積み込む積込位置と、前記製品を当該セパレータ内に格納しておく格納位置とが設定され、前記移動手段は、前記板材加工機で加工される製品の製品情報に基づいて生成される駆動信号により、当該製品が積み込まれる載置テーブルを移動するように駆動されることを特徴とする。

本発明のセパレータでは、前記載置テーブルの移動位置として、前記積込位置および格納位置間の移動の延長上には、作業者が直に利用する取出位置が設定されていることが望ましい。

本発明の板材加工システムは、板状の素材を加工する板材加工機と、板材加工機での加工により得られる製品を搬出する搬出ローダと、搬出ローダで搬出された製品を積み込み、かつ格納する前述のセパレータと、このセパレータの移動手段に出力する駆動信号を前記製品の製品情報に基づいて生成するセパレータ制御部とを備え、これら板材加工機、搬出ローダ、およびセパレータが一連の流れ工程上に配置されていることを特徴とする。

以上において、本発明によれば、加工される製品の製品情報に基づいて、その製品を積み込むための載置テーブルを積込位置に移動させることにより、板材加工機から搬出された製品を即座に積み込むことができ、格納できる。従って、例えば同一形状の製品が順次搬出されない場合でも、同一形状の製品が搬出される度に同一の載置テーブルを呼び出して短時間で同じ位置に積み込むことができる。このことはすなわち、セパレータ１台を用意することで、より大きな積み込み面積を確保したことと同じであるから、従来のように、同じ箇所に積み込む必要のある製品が搬出される度に、製品棚から搬出パレットを取り出して並べる必要がなく、積み込み作業を大幅に簡略化でき、生産性を向上させることができる。そして、同一形状の製品が連続して搬出されなくとも生産性が阻害されないので、素材に対する製品のネスティングを歩留まり優先の最適なものにできる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る板材加工システム１の構成を示すブロック図である。図２は、板材加工システム１を構成する各装置およびその配置を示す平面図である。

図１、図２において、板材加工システム１は、鋼板、ステンレス鋼板、あるいはアルミ板等の板金素材を加工するシステムであって、素材を出し入れ自在に設けられた複数段のストッカ２と、ストッカ２から取り出された素材を次工程に搬入する搬入ローダ３と、搬入された素材を加工する板材加工機４と、加工によって素材から切り出された製品を個々に搬出する搬出ローダ５と、搬出された製品を特性別に仕分けして積み込み、格納しておくセパレータ６とを備えて構成され、これらの装置２〜６が一連の流れ工程上に配置されている。ただし、図１において、矢印は情報の流れを示す。

さらに、図１に示すように、板材加工システム１には、スケジューラ７およびセルコントローラ８が設けられている。スケジューラ７は、パーソナルコンピュータ等から構成されているとともに、加工に要するプログラムを選択可能とされ、選択されたプログラムをセルコントローラ８、板材加工機４、および搬出ローダ５に送信する。このプログラムは、所定のスケジュールグループ単位で組まれており、場合によっては１つのスケジュールグループのプログラムにより複数枚の素材にわたる加工が実施されることもある。

なお、実際にはセルコントローラ８は、プログラム中のシーケンスプログラムを加工情報として取得する。すなわち、セルコントローラ８は、板材加工システム１全体の流れを統括して制御するシーケンサで構成されているのである。

また、板材加工機４は、プログラム中の加工プログラムを取得し、搬出ローダ５は、プログラム中の製品情報を取得する。加工プログラムとしては、ＣＮＣ加工機に通常用いられるＮＣプログラムである。搬出ローダ５が取得する製品情報の中には、加工される製品の製品番号、搬出された製品を積み込むための搬出パレットを指定するパレット番号（棚番）、搬出パレット中のいずれの位置に製品を集積するかを指定するパレット基準のＸ座標およびＹ座標などが含まれている。このうちの製品番号は、形状が同一であったり、後工程が同一であったりするなど、同じ特性の製品には同一の製品番号が付与される。そして、同じ製品番号の製品は、同じ搬出パレットの同一位置に集積されることになる。

セルコントローラ８から板材加工機４へは加工指令が送信され、この指令により、指定されたプログラムによる加工が実施される。この加工によって、１枚の素材からは異種複数個の製品が切り出されることになる。一方、実際の加工に先立って板材加工機４は、搬入ローダ３に搬入情報を出力し、搬入ローダ３は搬入情報中にあるパレット番号の情報をストッカ２に送信する。これによりストッカ２は、指定されたパレット番号の搬入パレットに格納された素材を取り出し、これを搬入ローダ３が板材加工機４に搬入する。

また、板材加工機４は、搬出ローダ５に対して搬出情報および積込情報を送信する。搬出情報としては、加工される個々の製品の最終加工位置座標（Ｘ座標、Ｙ座標：最終パンチ位置であり、加工機基準の座標である）、製品吸着位置座標、前記製品番号などである。積込情報としては、製品積込後に養生シートを掛けるか否かを指定するコマンドや、製品を積み込むにあたって先にある製品に倣ってリリースするのか、あるいは先にある製品の上方からリリースするのかを指定するコマンドが含まれている。

ここで、図２に示すように、搬入ローダ３は、複数のバキュームカップ３１を備えたキャリア３２がＸ軸方向（板材加工機４に向かう方向であり、図中の左右方向）およびＺ軸方向（図中の表裏方向）に移動する構成である。キャリア３２は、Ｘ軸方向の移動の際には、ストッカ２での素材の吸着位置から下流側のリリース位置にわたって設けられたガイドフレーム３３上を移動する。素材のリリース位置は、板材加工機４での素材のクランプ位置でもよいが、クランプ位置の手前でもよい。クランプ位置の手前でリリースする場合には、リリースした素材をクランプ位置まで移動させるコンベア等が設けられる。バキュームカップ３１は、大小複数サイズの定尺材を吸着できる配置になっている。

板材加工機４は、３００〜５００種類の金型を交換可能に収容するガトリング機構を備えたプレスセンタであり、通常のブランキング加工の他、ハーフピアス、切り曲げ、バーリング、絞り、プロジェクション、ルーバー、補強ビード、切り絞りといった簡単な成型加工が行えるものである。ただし、このようなプレスセンタの他、ブランキングを主に行うターレットパンチプレスであってもよい。

板材加工機４において、複数のクランプ４１を備えたキャリッジ４２は、クランプ位置４ＡからＸ軸方向（図中の左右方向）およびＹ軸方向（図中の上下方向）に移動可能とされ、各軸共に最大に移動した位置が最大移動位置４Ｂとして図中に示されている。クランプ位置４Ａの図中上方の位置は、加工後の製品の搬出位置４Ｃ（キャリッジは不図示）となっている。

搬出ローダ５は、多数のバキュームカップ５１が設けられたキャリア５２を備えている。このキャリア５２は、逆Ｔ字状の昇降ラック５３の水平部５４に沿ってＹ軸方向（図中の上下方向）に移動し、また、昇降ラック５３自身は、板材加工機４の搬出位置４Ｃからセパレータ６を越えて架設されたガイドフレーム５５に対してＺ軸方向（図中の表裏方向）に移動自在に支持され、かつそのガイドフレーム５５に沿ってＸ軸方向（図中の左右方向）に移動自在とされている。

また、キャリア５２には、圧空式の図示しないシリンダにて進退する一対の拡張部５６が設けられており、この拡張部５６に設けられたバキュームカップ５１をも利用することで、多様な形状に切り出された製品を確実に吸着できるようになっている。

以下には、本実施形態での最も特徴的なセパレータ６について詳説する。
セパレータ６は、図３〜図５に示すように、概略直方体状に組まれたフレーム６１を備えており、このフレーム６１の内部には複数段（本実施形態では５段）にわたる棚段（下から順に第１〜第５棚段６Ａ〜６Ｅ）が設けられている。各棚段６Ａ〜６Ｅに対応した位置には、載置テーブル６２が前後方向（図３では図中の表裏方向、図４、図５では図中の左右方向）に移動自在に収容されている。

具体的に、フレーム６１内の左右一方の側には、前後方向に沿った水平なガイドレール６３が棚段６Ａ〜６Ｅ毎に設けられている。平面矩形状とされた載置テーブル６２の左右一方の側面には、カムフォロア６４が設けられ、このカムフォロア６４がガイドレール６３に沿って転動する。また、フレーム内の他方の側にはやはり、ライナーモーションガイド（直線運動案内）用のガイドバー６５が設けられている。載置テーブル６２の他方の側面には、スライダ６６が設けられ、このスライダ６６がガイドバー６５と嵌合して滑動する。

ガイドレール６３およびガイドバー６５は、フレーム６１内の適宜な縦横の支持フレームに支持されているのであるが、この支持フレームには前後方向に離間してスプロケットホィール６７，６８が取り付けられ、これらのスプロケットホィール６７，６８にはローラチェーン６９が巻回されている。そして、各棚段６Ａ〜６Ｅでのローラチェーン６９と載置テーブル６２とがブラケット７０にて連結されている。

後方側に設けられた左右のスプロケットホィール６８同士は駆動シャフト７１にて連結されている。駆動シャフト７１は、前述した支持フレームの適宜な位置に設けられたピロー形の軸受７２で受けられている。また、駆動シャフト７１は、その一端側に接続された減速機付のギヤードモータ７３で駆動されるようになっている。従って、ギヤードモータ７３の正逆駆動により、載置テーブル６２が前後に移動する。

そして、本実施形態では、これらギヤードモータ７３、駆動シャフト７２、スプロケットホィール６７，６８、ローラチェーン６９、ガイドレール６３、ガイドバー６５、カムフォロア６４，およびスライダ６６を含んで、載置テーブル６２を個別に移動させる本発明の移動手段が構成されている。

さらに、載置テーブル６２上の所定位置には、搬出パレット７４が位置決めピン等により正確に位置決めされた状態で設置されている。搬出パレット７４はフォークリフト等によって扱われるものであり、このような搬出パレット７４には、製品情報で指定される前述のパレット番号（１〜５）が各棚段６Ａ〜６Ｅに対応させて付与されている。例えば最下段の棚段６Ａに設置された搬出パレット７４にはパレット番号が（１）が付与され、最上段の棚段６Ｅに設置された搬出パレット７４にはパレット番号が（５）が付与される。

次に、図４、図５に基づき、棚段６Ｃ〜６Ｅについて先ず説明する。棚段６Ｃ〜６Ｅにおいては、図中の右側の位置、つまり後方側の位置が積込位置Ａとされ、図中の左側の位置、つまり前方側の位置が格納位置Ｂになっている。板材加工機４から搬出ローダ５で吸着された製品を積み込む際には、載置テーブル６２は積込位置Ａに移動しており、搬出ローダ５による搬出パレット７４への積込完了後に格納位置Ｂに移動する。

そして、製品に応じていずれの載置テーブル６２（搬出パレット７４）を積込位置Ａに移動させるかは、その製品の製品情報に含まれる製品番号およびパレット番号に基づいて、搬出ローダ５側のコントローラに設けられたセパレータ制御部５０が判断し、セパレータ６を制御する。

すなわち、搬出ローダ５側にあっては、板材加工機４で切り出される全製品の製品番号およびパレット番号がスケジューラ７からの製品情報により予めわかっているため、搬出ローダ５は、板材加工機４側からの搬出指令をトリガとして前記搬出情報に基づいて搬出動作を開始するとともに、製品を積み込むための搬出パレット７４を製品番号およびパレット番号から判断し、積込位置Ａに移動させるのである。具体的には、移動させる載置テーブル６２に対応したギヤードモータ７３の駆動信号が搬出ローダ５側のセパレータ制御部５０から出力される。なお、セパレータ制御部５０は、当該コントローラで実行されるソフトウェア（コンピュータプログラム）および適宜なハードウェアからなる。

以上のことから、例えば棚段６Ｃの搬出パレット７４に製品を積み込む場合には、この搬出パレット７４が積込位置Ａに移動しているが、この搬出パレット７４よりも上方に位置する棚段６Ｄ，６Ｅの搬出パレット７４は格納位置Ｂに位置しており、これにより搬出ローダ５による製品の積込作業が支障なく行われる。一方、フォークリフトによる搬出パレット７４の取出作業は、搬出パレット７４が格納位置Ｂにあるときに行われる。以上の積込位置Ａ、格納位置Ｂ、およびセパレータ６の制御に関しては、棚段６Ａ，６Ｂにおいても同様である。

従って、形状の異なる複数種類の製品が複数枚の素材にわたって最適にネスティングされ、よって同じ形状の製品を必ずしも連続して搬出できない場合でも、同一形状の製品を搬出するたびに同じ搬出パレット７４を積込位置Ａに水平移動させるだけでよく、積込作業を短時間で容易に実現できる。このため、一々搬出パレットをフォークリフトで製品棚から取り出して搬出ローダ側のエリアに並べるといった面倒な作業を行う必要がないため、生産性を大幅に向上させることができる。さらに、製品の搬出順序を考慮したネスティングを行う必要もないので、歩留まりを考慮した最適のネスティングを実施でき、素材の無駄をなくすことができる。

ところで、棚段６Ａ，６Ｂでは、図４、図６、図７に示すように、載置テーブル６２が後方側に大きく延設した延設部６２Ａを有しており、この延設に伴ってローラチェーン６９も延設され、また、駆動シャフト７１も後方側に位置している。このような構成では、載置テーブル６２の延設部６２Ａとローラチェーン６９とが連結されている。このため、棚段６Ａ，６Ｂでは、載置テーブル６２の位置として、図６に示す積込位置Ａおよび格納位置Ｂの他、載置テーブル６２を最前方に移動させることで、図４、図７に示すように、フレーム６１から前方に引き出された取出位置Ｃに位置させることが可能である。

取出位置Ｃへの載置テーブル６２の移動は、予め決められたプログラムによって行われてもよいが、所定のプログラムでの稼働中において、割り込み操作等によって行われてもよい。そして、載置テーブル６２が取出位置Ｃに移動することにより作業者は、搬出パレット７４から製品を直に取り出すことができ、製品を次工程に直ちに搬入させる必要が有る場合に有効である。しかも、取出位置Ｃは、積込位置Ａおよび格納位置Ｂ間の移動の延長上に設定されているので、載置テーブル６２に延設部６２Ａを設けたり、長目のローラチェーン６９を用いたりすることにより、簡単な構造で実現できる。

また、本実施形態のセパレータ６によれば、例えば最上段の棚段６Ｅにある搬出パレット７４に予め養生シートを格納しておくことにより、下方の搬出パレット７４に製品を積み込んだ後に、養生シートが載せられた搬出パレット７４を積込位置Ａに移動させ、この養生シートを搬出ローダ５で吸着し、さらに、その搬出パレット７４を格納位置Ｂまで戻すことで製品が載せられた搬出パレット７４を下方に出現させ、その製品の上に養生シートをリリースして載せることもできる。製品を積み込むことで傷等が生じないようにするためには、有効である。このような作業を行うか否かは、前述した積込情報の指示に従うことになる。

なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば前記実施形態では、セパレータ制御部５０が搬出ローダ５のコントローラに設けられていたが、セパレータ６自身にコントローラが設けられている場合には、このコントローラにセパレータ制御部の機能を設けてもよい。

本発明は、１枚の素材から異種複数個の製品を切り出するとともに、加工した製品を個々に搬出するピッキング法（テイクアウト法）を採用する場合に有効に利用できる。

本発明の一実施形態に係る板材加工システムの構成を示すブロック図。 板材加工システムを構成する各装置およびその配置を示す平面図。 セパレータを搬出ローダ側から見た図で、図２中のIII−III矢視図。 セパレータの側面図。 セパレータの第５棚段分部を示す平面図で、図４中のV−V矢視図。 セパレータの第１棚段部分を示す平面図で、図４中のVI−VI矢視図。 セパレータの第２棚段部分を示す平面図で、図４中のVII−VII矢視図。

符号の説明

１…板材加工システム、４…板材加工機、５…搬出ローダ、６…セパレータ、６２…載置テーブル、Ａ…積込位置、Ｂ…格納位置、Ｃ…取出位置。

Claims (3)

1. 板材加工機で加工された製品を仕分けして積み込み、かつ格納するセパレータであって、
   上下に配置された複数段の載置テーブルと、
   これらの載置テーブルを個別に移動させる移動手段とを備え、
   載置テーブルの移動位置としては、少なくとも前記製品を前記載置テーブル上に積み込む積込位置と、前記製品を当該セパレータ内に格納しておく格納位置とが設定され、
   前記移動手段は、前記板材加工機で加工される製品の製品情報に基づいて生成される駆動信号により、当該製品が積み込まれる載置テーブルを移動するように駆動される
   ことを特徴とするセパレータ。
2. 請求項１に記載のセパレータにおいて、
   前記載置テーブルの移動位置として、前記積込位置および格納位置間の移動の延長上には、作業者が直に利用する取出位置が設定されている
   ことを特徴とするセパレータ。
3. 板状の素材を加工する板材加工機と、
   板材加工機での加工により得られる製品を搬出する搬出ローダと、
   搬出ローダで搬出された製品を積み込み、かつ格納する請求項１または請求項２に記載のセパレータと、
   このセパレータの移動手段に出力する駆動信号を前記製品の製品情報に基づいて生成するセパレータ制御部とを備え、
   これら板材加工機、搬出ローダ、およびセパレータが一連の流れ工程上に配置されている
   ことを特徴とする板材加工システム。

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