JP2010526681A - シートカッティングセンターに資するローディング／アンローディングシステム、そのための供給トレイ、及びそれに関連する取り扱い方法 - Google Patents

Abstract

シートのローディング／アンローディングのための（一部が金属からなりカッティングセンターに使用される）システム及びそのシート取り扱い方法。本システムは、カッティングセンターの供給トレイ(T)の上方の所定高さで支持された一対のレール(1,2)を備え、該レール上に少なくとも１つのデカルトロボット化ハンドが運動可能となるよう取り付けられ、該ロボット化ハンドが、互いに直交する水平軸X,Y並びに垂直軸Zに沿って運動することができ、本システムが、前記レール(1,2)上で滑動する少なくとも２つの橋形クレーン(3,4)を備え、該クレーンの各々が少なくとも一対のロボット化ハンド(5-8)を支持しており、該ロボット化ハンド(5-8)が、吸着カップ装置(103)と結合可能な電磁把持位置ヘッドを有する。供給トレイ(T)は、セラミック材料の小さなテッセラ(204)が係合する複数のバーを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カッティング（切断加工）センターのためのローディング／アンローディング（装填／排出）システムに関し、特に、デカルトメカニカルハンド（機械式把持手段）を用いるタイプのシステムに関するものである。

既知のように、金属シート及びパネル用カッティングセンターは、平坦な表面の切断を目的としたシステムであり、該表面は、極めて複雑な周囲を有することがあり、一般に矩形（例えば、厚さ0.5〜20mm、寸法1500×3000mm）のシートから始まる。該切断は、様々な技術を用いて、またシート材料の組成に基づいて、実行され、例えば、レーザカッティング、酸素ランスカッティング、ウォータージェットカッティング、プラズマカッティング等を用いたマシンが存在する。

特定の分野として、金属シートカッティング分野があり、そのカッティングは、一般にレーザ装置を使用して行われる。

この分野では、カッティングセンターとの間でのロード及びアンロード（装填／排出）段階において、無視できない重量のシートを取り扱う必要がある。一般に、シートは、（例えば等しい厚さに従って）積み重ねられて倉庫内に保管され、そこから取り出され、使用すべき順序で（ひいては厚さの異なるものを）収集場所に載置されなければならない。該収集場所から、ローディング／アンローディングシステムは、バージン（未使用）シートを個々に取り出し、それをカッティングセンターの可動トレイ上に載置しなければならない。カッティングが完了すると、ローディング／アンローディングシステムは、再び切断片を取り出し、それをアンロード処理及びパレット載置処理へと進めなければならない。

このプロセスの特異性は、バージンシート及びその切断片が全く異なる製品であるため、２つの大きく異なる作業条件を同時に扱うことができる持ち上げ及び取り扱いシステムが必要になる、という事実にある。

更に、１枚のシートとその次のシートとの間で切断片の大きさ及び構成が反復することは希である。

これらの要件を満たすために、２つの異なる技術を使用することが可能である。最も一般的に使用される技術は、橋状城郭構造を提供するものであり、前記カッティングセンターの場合とは逆に、該構造において、バージンシートの取り扱いを目的とした吸着カップ式把持手段を有する持ち上げ手段と、カットインシート（切断されたシート）の取り出し及びそのアンローディングステーションへの移送を対象とするフォークリフトとを交換することが可能となっている。かかるシステムの一例が、Antil SpAから入手可能なACSモデルである。

この解決策は、その単純さ及び制御の容易さにも起因して、大変普及しているが、幾つかの欠点を伴うものである。その主たる問題は、カットインシートを個々の構成要素へと完全に分解することができない（このためフォークリフトが正しく動作しない可能性がある）という事実に起因するものである。これは、カッティングプログラムが、個々の片の切断を完全には行わず、共通の枠（次いで加工時の切れ端を構成するもの）を有する１つ又は２つ以上の小さな接続ブリッジを常に残してしまうことを意味している。このため、カットインシートのアンロードが完了した際に、これらの小さな接続ブリッジを切断して個々の片を前記切れ端から取り外す必要がある。この作業は従来は手作業で行われており、これはコスト及び実行時間に関して想像可能な結果をもたらすものである。

更に、吸着ローディングシステムは、多数の小さな真空カップから構成される必要があるため、該システムは、厚い金属シートの重量を持ち上げるための適当な力を提供することができないことになる。

ローディング／アンローディングシステムで用いることができる第２の技術は、デカルトメカニカルハンド技術であり、該技術は、他の多くの類似する分野においても従来使用されている。

デカルトロボットハンドは、一対の橋形クレーンに移動可能となるよう取り付けられた支持体の一端に取り付けられた保持部材（例えば真空カップ）から一般に構成され、駆動用モータを適当に制御することにより、該保持部材を平面の所望の位置X,Yへ移動し位置決めすることが可能となる。

前記保持部材が、移動可能な前記支持体上で垂直方向に変位することも可能である場合には、Z軸に沿った所望の位置決めを達成することが可能であり、これによりデカルト空間X,Y,Zにおけるあらゆる位置決めを達成することが可能となる。

このため、大きさ及び構成が適当に設定されたデカルトメカニカルハンドは、シートの取り扱いにも適したものとなる。適当に制御されたメカニカルハンドの利点は、バージンシートのローディングにとって有用な単純で反復性のある変位運動を行うことが可能となる点、更には、一層複雑な運動（該シートから切り取られた単一のワークピース（加工対象物）の識別、その持ち上げ、及びその所望のアンローディング位置への移送等）を行うことができる点にある。

大きくて重い対象物（金属シート等）を移送するために、必然的に対象物の重心に作用しなければならない単一の非常に頑健なメカニカルハンドを使用する必要がないように、２つ又は３つ以上のデカルトメカニカルハンドの協調的な（すなわち同期のとれた）運動を用いることが広く知られている。

予想できるように、デカルトメカニカルハンドの使用は、調整に関して多くの問題を引き起こすものであるが、システムを一層柔軟なものにする。

特に、ワークピースは、切断された構造から完全に切断され分離される。次いで個々のワークピースがメカニカルハンドにより取得されてアンローディングステーション内に順序正しく積み重ねられるため、後続の手作業による分離作業が不要となる。この場合も、既知のように、かかるシステムは、長時間にわたって連続して無人で動作するのに本質的に適したものである。

本発明は、この分野に適したものである。

特に、本発明の目的は、特に効率的で、カッティングセンターでの金属シートの取り扱いにおける特異な要件を満たすのに適している、デカルトメカニカルハンドを用いたローディング／アンローディングシステムを提供することにある。

実際に、この分野、並びにこれに類似する分野では、取り扱いシステムは通常は、単一のデカルトメカニカルハンドを変位可能となるよう支持する単一の橋形クレーンを提供し、又は吸着カップの端部が設けられた一対のメカニカルハンドを提供するが、この構成は、大きくて重いワークピース（完全なバージンメタルシート又は切断済構造体等）を移送するため又は切断されたワークピースの良好なアンローディング生産性を得るために十分満足のいくものではない。更に、大きなワークピースを持ち上げるために両方のメカニカルハンドを同時に利用する場合には、該一対のメカニカルハンドが必然的に同じ橋形クレーン上で整列されたままとなるため、平面内でその向きを変更することはもはや不可能となる。

更に、吸着カップ式把持要素の各々は重い負荷を持ち上げることができないものであり、このため、多数の吸着カップ（ハンドの把持ヘッドのかさを増大させるもの）と少数の吸着カップ（重いワークピースを持ち上げることができないもの）との間で妥協的な選択を行う必要がある。更に、切断済構造体のアンローディングは非常に重要なものであり、該切断済構造体は、吸着カップが適切に動作することを可能にするだけの十分な幅の表面を提供するものではなく、このため、該構造体の重量には大きな制限が存在する、ということに留意しなければならない。

最後に、取り扱いセンターの供給トレイに関連する問題が存在し、実際に、該供給トレイは、取り扱い装置に関する要件を満たすよう頑健な金属材料から作成されるが、同時に、レーザー切断機との協働が意図されたものであり、該レーザー切断機内で切断すべきシートに対する偶発的な溶着を被る可能性がある。。

それ故、本出願人は、既知の技術のこれら欠点を解決するという目的を定めた。

かかる目的は、本発明によれば、主請求項に本質的な特徴を記載したシステムによって達成される。

特に、本発明の第１の側面によれば、シートローディング／アンローディングシステムが提供され、該システムは、その一部が金属から作成され、一対のレールを備えるタイプのカッティングセンターに資すものであり、該カッティングセンターの供給トレイの上方で所定高さに支持され、その上に互いに直交する水平軸X,Y並びに垂直軸Zに沿って運動することができる少なくとも１つのデカルトメカニカルハンドが運動可能となるよう取り付けられ、更に、前記レール上を滑動する少なくとも２つの橋形クレーンを備えており、該橋形クレーンの各々は、少なくとも一対のメカニカルハンドを支持しており、該ハンドは、吸着カップ装置と結合することができる電磁把持ヘッドを有している。

好適な態様によれば、本システムにはツール交換ステーションが更に配設され、該ステーションに様々な交換可能な吸着カップ装置を収容することが可能である。

更なる態様によれば、ロボット化ハンドは、前記垂直軸Zに沿って移動可能となるようサドル手段上に取り付けられた細長い柱状の本体を備えており、次いで該サドル手段が、前記水平軸Yに沿って移動可能となるよう前記橋形クレーンの一方に取り付けられる。

もう１つの好適な態様によれば、ロボット化ハンドは更に、下方部分に、垂直軸電気モータを備えており、前記電磁把持ヘッドが前記モータのシャフトと一体になっている。該電磁把持ヘッドは前記シャフトに対応する中央孔を有しており、該シャフトは中空であり真空パイプに接続されている。前記垂直軸モータは、好適には、トルクモータであり、該モータの可動部分へ電流を送るためのスライド接点が配設されている。

更なる態様によれば、吸着カップ装置は、強磁性材料のハウジングヘッドを備えており、該ハウジングヘッドは、前記把持ヘッドの中央孔に対応して配置することができる中央継手と流体的に連結した状態で１つ又は２つ以上の吸着カップを支持する。

本発明の別の態様により更に提供されるシステムでは、供給トレイは、一連の等距離に配置された平行なバーを含み、該バー上に複数の小さなセラミックテッセラが係合する。該テッセラは、前記バーの軸に対してそれぞれ平行であり且つ直交する複数対の正反対の頂点を有するほぼ正方形の形状を有するものである。

カッティングセンターの近傍に置かれた本発明のシステムの斜視図である。 図１のシステムの平面図である。 図１のシステムの側面図である。 図１のシステムの正面図である。 本発明によるロボット化ハンドの側面図である。 図５のロボット化ハンドの長手方向の断面図である。 本発明による供給トレイの斜視図である。 図７に示す円Ａの拡大図である。 図７のトレイを構成する一部のバーと多数の小さなテッセラの分離したアレイとの記述的な斜視図である。 図８のバーのための小さなテッセラの一例の側面図である。 図８のバーのための小さなテッセラの一例の正面図である。 吸着カップ装置に隣接する本発明によるロボット化ハンドの取り外された部品の長手方向の断面図である。

本発明によるシステム及び方法の更なる特徴及び利点は、いずれにせよ実例として提供し添付図面に図示する好適な実施形態に関する以下の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１は、カッティングセンターC内に導入し及び該カッティングセンターCから取り出すためにバージンシート及びカットインシートが支持される従来の供給トレイTが配設されたカッティングセンターＣを概略的に示している。

供給トレイTを横切って、従来と同様の態様で、２つの滑動レール1,2が配設され、それぞれのポストM₁−M_nによって所望の高さで支持される。

本発明によれば、滑動レール1,2は、一対の滑動する橋形クレーン3,4を支持し、次いで該橋形クレーン3,4の各々に、一対のロボット化ハンド5,6及び7,8のための横方向に滑動するガイドがそれぞれ配設される。

レール1,2上での運動のために、橋形クレーン3,4の各々には、既知の態様で、電気操作モータ（X軸）E₃,E₄がそれぞれ配設される。

各ロボット化ハンド5-8は、それ自体の橋形クレーン上で移動できるが、下端に配置されている把持ヘッドを上下動させるために垂直方向にも移動できるように構成されている。

かかる目的のために、水平方向の運動（Y軸）のために電気モータE₅ ^Y-E₈ ^Yが配設され、垂直方向の運動（Z軸）のために電気モータE₅ ^Z-E₈ ^Zが配設される。

更に、各把持ヘッドは、ロボット化ハンドの下端で垂直軸（J軸）を中心として回転するよう取り付けられる。かかる目的のために、各ロボット化ハンドは、細長い柱状の支持本体100（いわゆる「キャンドル」）から構成され、その下端には、把持ヘッド102を支持する垂直軸モータ101が配設される。

詳細には、以下の運動が可能となる。

２つのX軸：球体またはローラ再循環ガイドを有し、その運動はダブルラックアンドピニオン機構によって可能となり、該運動中に完全な平行性が保証され、動力化は好適には、対応する駆動によって制御されるブラシレスモータ減速機によってもたらされ、適当な読取手段（例えば磁力線と非接触センサ）によって位置が制御される。

４つのY軸：X軸の縁部に沿って対を成して配置され、球体再循環ガイドを有し、及びラックアンドピニオン操作機構が配設されており、動力化は、対応する駆動によって制御されるブラシレスモータ減速機によってもたらされ、適当な読取手段（例えば磁力線と非接触センサ）によって位置が制御される。

４つのZ軸：Y軸上にそれぞれ配置され、球体再循環ガイドを有し、及びラックアンドピニオン移動機構が配設されており、動力化は好適には、対応する駆動によって制御されるブラシレスモータ減速機によってもたらされ、適当な読取手段（例えば磁力線と非接触センサ）によって位置が制御される。

４つのJ軸：Z軸上にそれぞれ配置され、個々のワークピースの回転を可能にする。

上述した軸は、ディジタルサーボ制御を用いて通信ネットワーク内で動作する多軸運動監視手段によって制御される。この構成では、補間され又は同期され又は完全に制限のない運動を獲得すると共に個々の位置を常に制御下に維持するために分散制御の適用を達成することが可能である。

本発明の有利な特徴によれば、各ロボット化ハンドの把持ヘッドは、垂直軸モータ101（図６）の制御シャフトと一体に作成された電磁装置102を備えている。該電磁装置は、考え得る最も重いシートを持ち上げるのに適当な力を４つのロボット化ハンドの同時動作によって与えることが可能となるような大きさのものである。これにより、同じ４つのメカニカルハンドを使用して、バージンシートのローディングと、切断後の個々の切断片（切断枠を含む）のアンローディングとの両方を提供することが可能となる。

本発明によれば、前記電磁装置は、上記の通りに使用することが可能であり、又は吸着カップアセンブリ103（図５は様々なサイズの吸着カップを有する４つの実例となるタイプのものを示している）と結合させることが可能である。

図１０は、ロボット化ハンドを詳細に示しており、同図では実質的にキャンドル本体が除かれている。

ヘッド102の下部には、ロータリーマニホールド101a及びその下方に位置する電磁石102aがあり、その両者は長手方向のチャネルによって横断され、該チャネルは、電磁石本体102aの上方で真空パイプ100aの形状を有している。

電磁石本体102aの下部には、吸着カップ装置103を連結させることが可能である。該吸着カップ装置は、その上部に円形の凹部103a'を有しており、これは、電磁石本体102aの下面にぴったり合うことが意図されたものである。該吸着カップ装置103の本体103aの中心軸に沿って真空チャネル103bが設けられている。この真空チャネル103bを取り囲む領域では、該凹面103a'上の口に、Oリング等のガスケット103cが配設され、これは、装置103と電磁石102aとの間におけるシールの確立を意図したものである。

実質的に、前記ロボット化ハンドのヘッドは、本システムの動作中に検出される特定の要件に従って末端の把持ツールの特性を変更することが可能なものである。

かかる目的のため、図面に例示する実施形態によれば、供給トレイの隣にツール変更ステーションSが配設され、そこに一連の様々な大きさ及び様々な形状の吸着カップ装置103を収容することが可能である。これら装置は、適当な座部に収容され、個々のロボット化ハンドの電磁装置により必要とされた際にいつでも取り出せるようになっている。

このステーションSは、本システムの全てのロボット化ハンドによって自動的に到達され得る場合には、他の位置に配設することも可能である。

図５−６は、本発明によるシステムに配設された４つのロボット化ハンドのうちの１つを詳細に示している。

強調すべきは、電磁把持ヘッドが、中空のキャンドル100の下端に取り付けられた電気モータ101の回転部分101bと一体の円筒形本体102からなる、ということである。

電気モータ101は、負荷に耐える能力及び制御の精度の観点から、「トルク」型のサーボモータであることが好ましい。

モータ101は、固定された導体（これもまたキャンドル100内を通るものである）から該モータの可動部分へと電流を伝えることができる滑動式導体接点（図示せず）を有する。

次いで、キャンドル100の部分が、サドル104上でZ軸に沿って垂直方向に支持され、次いでそれぞれの橋形クレーンと一体のガイド上で水平方向のY軸に沿って滑動するよう取り付けられる。図５は、Y軸及びZ軸に沿った２方向の移動をそれぞれ目的とした２つの,モータE_n ^Y,E_n ^Zを明確に示している。

有利なことに、トルクモータ101の中央シャフトは、中空であり、及び円筒形本体102の対応する中央孔内で終端している。トルクモータ101の中空シャフトは真空パイプ101aに接続され、該真空パイプ101aは、部分100に沿って延び、その開口する上端から出る。モータ101の軸及びそれと一体の円筒形磁石本体102がパイプのねじれを伴うことなく自由に回転することができるように、真空パイプ101aに沿って、回転接続部を有するパイプ継手が配設される。

好適には、吸着パッドアセンブリ103は、電磁装置101との結合を目的とした強磁性材料からなるハウジング形状を有する支持体103aからなり、１つ又は２つ以上の吸着カップ要素103bが該支持体103aと一体的に形成される。また、前記ハウジング形状を有する支持体103aは、円筒形状の本体102の孔に従って位置合わせするのに適した中央孔を含み、好適にはシール要素が配設されている。吸着カップと真空パイプとの間に流体的な連絡を確立し、ひいては該吸着カップの吸着動作が可能となるように、吸着カップ要素がかかる中央孔に接続される。

磁気ヘッド、すなわち、真空吸着アセンブリ103と結合された磁気ヘッドを専ら使用するという選択は、様々な因子に応じて決定することが可能であり、またユーザの嗜好を満たすことが可能であるが、該選択は、２つの橋形クレーンを配設することにより一平面にわたって散在する４つの把持位置が利用可能になるという事実とあいまって、システムの動作を確実に柔軟にするものである。

特に、電磁把持ヘッドを用いると、卓越した持上動作（例えば、各ロボット化ハンド毎に最大300kg、合計1200kg）を提供することが可能となる。この条件は、分厚いバージン金属シートの持ち上げ及びローディングを行うのに好適なものである。

同時に、磁気把持ヘッドは、供給トレイから切断片をしっかりと把持して該切断片をアンローディングステーションへ移送できるよう十分に小さいものである。

代替的に、相互に積み重ねられた薄い（例えば２mm未満の厚さの）鉄シートを取り出して供給トレイへ移送しなければならない場合には、電磁ヘッドを使用することができなくなる。これは、磁場の影響が最初の１枚の下方の積み重ねられたシートにも及び、その結果として不正な引き寄せが行われる（複数枚のシートが同時に持ち上げられる）ためである。この場合には、ロボット化ハンドには、スタックから１枚のシートを確実に取り出すことができる（シートの大きさ及び重さに適した個数及び配置の）吸着カップ装置が配設される。

また、カッティングセンターが非鉄材料を一時的に取り扱わなければならない他のあらゆる環境では、メカニカルハンドの４つのヘッドに適当な吸着カップ装置が配設される。

例えば、ステンレス鋼又は鉄からなる大きさ1500×3000mm、厚さ8mm（重量約280kg）のシートにとって十分な、各々が−60kpaで85kgの重量を（全部で340kgを）持ち上げることができるφ152mmの吸着カップを最初に使用することが可能である。

切断中に、ロボット化ハンドは、ツール変更ステーションSに戻って、その吸着カップを、最大20kgの特殊な個々のシートを取り出して載置する繰り返しのための別の一層小さな（例えばφ77mmの）吸着カップへと交換することが可能である。

動作時、図示のシステムは、以下で説明するように動作する。

一連のバージンシート（おそらくは異なる厚さ及び大きさを有するもの）が倉庫から（自動的に又は手動制御による昇降機により）アンロードされ、カッティングセンターの作業サイクルによって定められる順序でローディングプラットフォームP上に積み重ねられる。取り扱うべき負荷の性質及び大きさに基づき、磁気把持ヘッド又は吸着カップ及び相対直径が必要か否かが単純に決定される。ロボット化ハンドは、ツール変更ステーションSに従って移動し、必要に応じて、取り出すべきバージンシートの材料及び厚さに応じて所望の吸着カップ装置を取り出す。その後、４つのロボット化ハンドが同期して、操作アセンブリ全体があたかも剛性系であるかのように該操作アセンブリを設定するように、全ての駆動モータのそれぞれの電気軸に適当に作用する。該４つのロボット化ハンドはローディングプラットフォームP上に移動され、把持ヘッドにシートが安定して付着するまで該把持ヘッドが該シート上に下降させられる。該把持ヘッドにシートが安定して付着した時点で、シートを持ち上げて移送し、次いでカッティングセンターの供給トレイT上に載置することが可能となる。

該シートがカッティングセンター内に導入されると共に、別の空のローディングトレイが取り出されてステーションTの対応する部分に取り込まれる。これにより、４つのロボット化ハンドは、新しいシートを取り出すために移動し、該シートはその直後に空のトレイ上に載置される。カッティングセンターの前記２つのトレイが後に変更された際に、以前のシート（現時点で完全に切断されているもの）は、該ロボット化ハンドの下方に載置されている。その間、本システムの管理プログラムは、期待される切断片の構成及び配置（該構成は、カッティングプログラムにより定められた事項に基づいて各シート毎に絶えず変動し得るものであり、切断片の提示における考え得る最高の可変性を生成する「ネスティング」技術を用いて最適化される）を取得し、適当な吸着カップ装置を提供し又は解放するために把持ヘッドの磁場を活動化し及び／又は非活動化し、及びロボット化ハンドを最も適切な位置に配置する。

３つのデカルト軸（レール1,2上の橋形クレーンの運動に関するx軸、各橋形クレーンに沿ったロボット化ハンドの運動に関するY軸、及び個々のサドル104上のロボット化ハンドの垂直方向の運動に関するz軸）に沿った把持ヘッドの運動をそれぞれ独立して制御する機会が得られることにより、確定された要件に基づく最も適切な位置に従って所望の位置に該把持ヘッドを配置することが可能となる。

切断されたシートが供給トレイT上でカッティングセンターから出てくるとすぐに、４つのロボット化ハンドが降下して最初の数片を取り出し、該４つのロボット化ハンドは、その後、該片の全てを移送し、及びアンローディングステーションN内の収集ボックス又はパレット上へ順序正しくアンロードするよう制御される。

把持ヘッドがそれぞれのモータ101上で軸方向に回転可能となるよう取り付けられているため、アンローディングステーションへの移送時に必要に応じて前記片の向きを変更することが可能である。２つの把持ヘッドにより一片を保持する必要がある場合であっても、２つの異なる橋形クレーンに属する２つのヘッドのx軸及びy軸に沿った相互の変位を用いることにより、前記一片の向きをその平面内で変更することが可能である。

一枚のシートから切断された全ての片がアンロードされると、廃棄物である残骸を取り出すためにロボット化ハンドが再び使用される。かかる残骸は、管理の容易化のため、廃棄物用の適当な場所（例えば、金属製の廃棄物ボックス）内に一層容易に載置することができるように多数の小さな片へと（カッティングセンターC内で）切断することが可能である。

適当であると考えられる場合には、カッティングセンターの「ネスティング」プログラムの適当な設定を介して、適当な大きさ及び適当な位置を有する領域を残骸中に残すことが可能であり、これにより把持ヘッドによる残骸の把持が改善される。

ロボット化ハンドの機能上の管理の全ては、駆動モータの調整及び制御センターにおいて実施されるソフトウェアによって実行される。

かかるソフトウェアの幾つかの独特な特徴を以下に挙げる。
・迅速で敏捷なマシンプログラミングシステムをオペレータに提供する。
・カッティングセンター向けのファイルと機械式把持ハンドの制御との間のインタフェイスを提供する。
・バージンシート及び切断片の把持状態並びにアンローディング倉庫内への後続の解放を識別し、及び最適化する。

詳細には、カッティングマシンへ供給された（例えば、DXF又はDWG形式の）ファイルから切断片の構成を直接インポートし、該構成に基づき、切断形状を識別し、及びその重心を確定して、個々の片を取り出すための把持位置（磁気ヘッド又は吸着カップ装置を付着させるべき場所）と、アンロード／パレット載置倉庫内への後続の解放のための片の考え得る回転態様とを求めることが可能であり、かかる位置及び回転の（供給されたdxf・dwgファイルを介した）図形的な定義は、（予め規定された基準に従って）完全に自動的に生成することが可能であり、又は（例えば、マウス又はタッチスクリーンにより画面上で指示することができる複数の選択肢を提供することにより）オペレータにとって単純な方法で生成することが可能である。

切断形状の幾何学的領域及び寸法範囲は、少なくとも把持ツールと等しい大きさを有する連続的な表面を有していれば、特定の制限を有するものではない。

該ソフトウェアは、以下の複数の標準的な構成のうちの任意の１つで使用されるべきフレキシブルな４点把持装置を事実上管理することが可能である。
・単一片上の４つの把持位置（典型的には処理すべき完全なシートからなる負荷）
・単一片上の２つの把持位置
・二片を同時に把持する１つの把持位置
この４点把持式ロボット化ハンドの制御は、片が搭載されているときであっても複数の軸間で衝突が存在しないことを更に保証するものであり、実質的に、搭載される片の外形に従って増大する各軸の大きさが考慮される。

制御ソフトウェアは更に、マシンの特徴パラメータ（例えば、ゼロの定義、最大／最小の定義、軸の行程、軸の抑制等）を管理し、並びに把持位置及び解放装置の非使用時における「設計外」（すなわち所定の作業領域外）の運動を管理する。

以下では、特異な動作条件を管理するために制御ソフトウェアにより使用される基準を一例として説明する。

片の重心が描画輪郭の外側に位置する場合には、該片の把持位置方法の選択はオペレータに委任され、該片の把持位置に使用すべき軸の数は該片の長さ／幅比に応じて自動的に決まる。

該片の（供給されたテーブルデータにより計算された）重量が、把持位置ツール、又はグラフィック計算に基づいて割り当てられる複数のツールの有用な負荷を越える場合には、もし可能であれば、理論的な計算により提供される軸に加えて更にもう１つの把持位置軸が割り当てられる。この場合、本システムは、（追加した軸を含めた）全ての軸を再配置するための自動アルゴリズムを再び適用するように、又は把持位置ポイントを選択する機会をオペレータに与えるように、構成することが可能である。例えば、把持位置の定義において、本システムは、様々な細部の形状及び重量に基づいて所定のルール（後に拡張し又は改良することが可能なもの）により決定される第１の把持位置条件を自動的に提案し、次いで、第２の調整条件を供給し、これは、制御パネルの画面上で見ることができる把持位置位置をマウスを用いて及び／又はキーボードを介して移動させることによりオペレータが手動で行うことが可能である。最初の選択は自動的に発生し、採用すべきルールをオペレータが本システムに指示し、又は本システムが前記形状に基づいてルールを適用することが可能である。本システムは、把持位置位置をグラフィカルに強調する採用された解決策を提案し、オペレータは、かかる位置を承認することが可能であり、又は移動すべきキャンドル上にマウスをポイントし、及びそれを好ましい位置へドラッグすることにより、又はΔX,ΔYに関する増分座標をキーボードから入力することにより、手動操作することが可能である。上記の操作は、最終的な結果のグラフィカルな強調を用いて対話的な態様で常に発生する。

全ての把持位置ポイントの高精度の制御により、衝撃や衝突が生じることなく非常に優しい態様で供給トレイからシートを取得し解放することが可能となる。この本発明によるシステムの動作条件は、供給トレイに精確に関係する更に有利な実施への道を開くものである。実際、本発明によれば、供給トレイは好適には、図７に示すように構成され、すなわち、一対の支持用交差部材201,202を備えており、それらの間に互いに短い距離で配置された複数の平行なバー203が延びている。

該バーは、（図８に明示されているように）押し込まれる矩形部分を有しており、交差部材201,202上に縁部が取り付けられる。各バー203はその上縁に沿って溝又はポケット203aを有しており、該ポケット203a内に複数の小さなセラミック材料204のテッセラが収容される。詳細には、該小さなセラミックテッセラ204は、ほぼ正方形の形状を有しており、及び２つの正反対の頂点の対がバー203と平行な軸（a-a'）及びバー203を横断する軸に従って整列されるようにバー203に取り付けられる。

該小さなテッセラ204は、例えば（アルミナ焼結によって得られる）高温窯の被覆に用いられるタイプのものである。

図９Ａ及び図９Ｂは、好適な特定の形状の小さなセラミックテッセラ204を、その例示的な寸法の詳細と共に明示している。下半分において、該小さなテッセラは、ポケット203a内に挿入できるように、削減された厚さを有している（図９Ｂ）。バー203の軸a-a'と平行な２つの整列された頂点のうちの一方に対応して、軸a-a'と直交する側面と45°傾斜した（すなわち、小さなテッセラの反対側と平行な）側面とを有する凹部が提供される。この凹部により、（図８に示すように）隣接する該小さなテッセラが互いに部分的に係合することが可能となり、ポケット203a内での取り付け安定性が増大する。

小さなテッセラ204の上側部分は、バーの上方へ突出させることを意図したものであり、それらの上側の頂点を用いて、切断されるシートのための多数の載置位置を構成するものである。

この供給トレイTに適用される構成は、非常に有利なものである。実際、耐火材料の小さなテッセラは、切断用レーザの反射に対して殆ど感応せず、切断段階で上に載置された金属シートと溶着する傾向はない。

小さなセラミックテッセラ204に固有の壊れやすさにもかかわらず、テッセラの頂点に対する金属シートの悪影響を防止する本発明による取り付け態様及びロボット化ハンドの動作の優しさのおかげで、欠点は存在しない。

更に、図示の取り付け態様は、テッセラの破損時に、支持の安定性を損うことなく、各テッセラの取り外し及び交換を容易に行うことを可能にする。

上記説明から容易に理解できるように、本発明によるシステムは、前置きで述べた目的を完全に達成するものである。

４つのヘッド交換可能なロボット化ハンドの柔軟性により、大きな制約を伴うことなく管理プログラムを完全に最適化することが可能である。カッティングセンターのカッティングプログラムと結合された制御システムは、切断片の材料、厚さ、及びタイプの変動性に容易に且つ独立して対応することが可能なものであり、このため、無人運転すべきシステムに本当に良く適したシステムとなる。本システムがオペレータの支援なしで数時間連続して動作しなければならない場合には、取り出しステーションPのための自動供給システム（自動化された倉庫を始点としてカッティングプログラムにより必要とされるシート順序を供給するもの）を配設すれば足りる。

４つのロボット化ハンドの存在により、最大４つの異なるワークピースを同時に移送することが可能となり、又は、必要に応じておそらくは２つ以上のロボット化ハンドにより同時に支持され方向付けされる一層少数のワークピースを同時に移送することが可能である。

（単純な電磁装置から吸着カップ装置への）把持位置ツールの交換可能性により、あらゆるタイプのシートを容易に管理することが可能となる。更に、ロボット化ハンドの特定の実施形態は、この交換可能性を達成するための特に適した有利なものとなる。

最後に、供給トレイの独特な構成により、妥当な切断段階におけるトレイとの金属シートの相互作用に関連する問題が解消する。

しかし、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、それら実施形態は本発明の範囲の非制限的な実例のみを表すものであり、本発明の範囲を逸脱することのない多数の変形例が実施可能であり、それら全ては当業者にとって理解可能なものである、ということが分かる。

特に、ロボット化ハンドのヘッドにおいて異なる吸着カップ装置を交換することができるシステムの一例を示したが、把持位置ヘッドの末端の強磁性ディスクを、異なる大きさ及び構成を有する別の強磁性ディスクと組み合わせることも可能である。

更に、図示の実施形態によれば、滑動する交差部材1,2は、カッティングセンターの供給トレイTに対して交差する方向に取り付けられているが、当業者には自明であるように、同じシステムを供給トレイと同列に配置し、これを異なる処理モードに対して調整するよう制御ロジックを適当に変更することが考えられる。実際に、本例示の場合には、カッティングセンターの供給トレイは、ローディングステーションとアンローディングステーションとの間に位置しているが、別の場合には、供給トレイは、操作経路の内側端部に配置されることになり、それ故、該２つの場合には移動順序が異ならなければならないことになる、ということは明らかである。

また、３つの軸上のロボット化ハンドの運動は、典型的なものとして例示したものとは異なるシステム（例えばリニアモータ）を用いて行うことが可能である、ということも本願発明に含まれる。

Claims (14)

1. シートのローディング／アンローディングのためのシステムであって、その一部が金属からなり、カッティングセンターに使用され、該カッティングセンターの供給トレイ(T)の上方の所定高さで支持された一対のレール(1,2)を備えるタイプのものであり、該レール上に少なくとも１つのデカルトロボット化ハンドが運動可能となるよう取り付けられており、該ロボット化ハンドが互いに直交する水平軸X,Y並びに垂直軸Zに沿って運動することが可能なものであり、本システムが、前記レール(1,2)上で滑動する少なくとも２つの橋形クレーン(3,4)を備えており、該橋形クレーン(3,4)の各々が少なくとも一対のロボット化ハンド(5-8)を支持しており、及び、該ロボット化ハンド(5-8)が、吸着カップ装置(103)と結合させることが可能な電磁把持位置ヘッドを有していることを特徴とする、シートのローディング／アンローディングのためのシステム。
2. ツール交換ステーション(S)が更に配設され、該ツール交換ステーション(S)に様々な交換可能な前記吸着カップ装置(103)を収容することが可能である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ロボット化ハンドが、前記垂直軸Zに沿って移動可能となるようサドル手段(104)に取り付けられた細長い柱状の本体を備えており、該サドル手段(104)が、前記水平軸Yに沿って移動可能となるよう前記橋形クレーン(3,4)の一方に取り付けられる、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
4. 前記ロボット化ハンド(5-8)が更に、その下方部分に垂直軸電気モータを備えており、前記電磁把持位置ヘッドが該モータのシャフトと一体になっている、請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のシステム。
5. 前記モータのシャフトが中空であり、該シャフトに対応する中央孔を前記電磁把持位置ヘッドが有している、請求項４に記載のシステム。
6. 前記中空のシャフトが真空パイプに接続される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記真空パイプが回転式継手を備えている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記吸着カップ装置(103)が、強磁性材料からなる小さなハウジングヘッドを備えており、該ハウジングヘッドが、１つ又は２つ以上の吸着カップを中央継手と流体的に連絡した状態で支持し、該中央継手が、それ自体を前記把持位置ヘッドの前記中央孔に対応して配置することができるものである、請求項５ないし請求項７の何れか一項に記載のシステム。
9. 前記供給トレイ(T)が、一連の平行で等距離に配置されたバー(203)を含み、該バー(203)上に複数の小さなセラミックテッセラ(204)が係合する、請求項１ないし請求項９の何れか一項に記載のシステム。
10. 前記小さなテッセラ(204)が、前記バー(203)の軸に対してそれぞれ整列され且つ該軸と直交する複数対の正反対の頂点を有するほぼ正方形の形状を有するものである、請求項９に記載のシステム。
11. 請求項９又は請求項１０に記載のシステムのための供給トレイであって、一対の交差部材(201,202)を備えており、該交差部材(201,202)の間に複数の等距離に配置された支持バー(203)が延びており、該バー(203)が、細長い矩形部分を有しており、該バー(203)の縁部が前記交差部材(201,202)に取り付けられ、及び該バー(203)の上縁に沿って溝又はポケット(203a)が配設されており、該ポケット(203a)内に複数の小さなセラミックテッセラ(204)が係合することを特徴とする、供給トレイ。
12. 前記小さなセラミックテッセラ(204)が、ほぼ正方形の形状を有しており、その一方の頂点が上向きに取り付けられている、請求項１１に記載のトレイ。
13. 前記小さなテッセラ(204)が、前記溝又はポケット(203a)内へ挿入することを意図した削減された厚さを有する下側部分と、隣接する小さなテッセラの側部の頂点との結合を意図した側部の頂点における凹部とを有する、請求項１２に記載のトレイ。
14. レーザカッティングセンターのためのシート取り扱い方法であって、請求項１ないし請求項１０の何れか一項に記載のシステムを使用し、
    ａ）移送すべきシートに基づいて磁気把持位置ヘッド又は吸着カップ把持位置ヘッドを使用する必要があるか否かを判定し、
    ｂ）把持位置用ロボット化ハンドをツール変更センター(S)へ移動して吸着カップ装置を磁気ヘッド上に配置し、
    ｃ）取り出しステーション(P)へ前記ロボット化ハンドを移動する前、及び切り取られたシートを供給トレイ(T)から取り出す前に、前記ステップａ），ｂ）を繰り返す、
    という各ステップを提供する、レーザカッティングセンターのためのシート取り扱い方法。

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