JP2018069248A - レーザ加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】システム全体の設置面積を小さくする。【解決手段】レーザ加工機と、ワークを載置してレーザ加工機の内外に移動可能な加工パレットと、ワークを吸着して搬送するローダ装置と、を含むレーザ加工システムであって、レーザ加工機と、レーザ加工機から退避した加工パレットと、加工後のワークからローダ装置により製品が搬送されて載置される製品パレットと、が一方向またはほぼ一方向に並び、加工パレットに載置された加工後のワークを加工パレットから持ち上げるリフト装置と、リフト装置に持ち上げられた加工後のワークから残材を保持して搬出する残材搬出装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工システムに関する。

レーザ光により板材などのワークから製品を切り出すレーザ加工機が知られており、このレーザ加工機に対してワークを搬入または搬出するシステムを加えたレーザ加工システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５９６７２１６号公報

レーザ加工システムは、レーザ加工機と、このレーザ加工機に対してワークを搬入または搬出するシステムとを含むため、システム全体として設置面積が大きくなり、このシステムを導入するには建屋の床面を広くする必要がある。このため、レーザ加工システム全体の設置面積を小さくすることが望まれている。

以上のような事情に鑑み、本発明は、システム全体の設置面積を小さくすることが可能なレーザ加工システムを提供することを目的とする。

本発明は、レーザ加工機と、ワークを載置してレーザ加工機の内外に移動可能な加工パレットと、ワークを吸着して搬送するローダ装置と、を含むレーザ加工システムであって、レーザ加工機と、レーザ加工機から退避した加工パレットと、加工後のワークからローダ装置により製品が搬送されて載置される製品パレットと、が一方向またはほぼ一方向に並び、加工パレットに載置された加工後のワークを加工パレットから持ち上げるリフト装置と、リフト装置に持ち上げられた加工後のワークから残材を保持して搬出する残材搬出装置と、を備える。

また、リフト装置は、レーザ加工機から退避した加工パレットの下方の位置と、加工パレット上のワークを持ち上げる位置との間を昇降可能であってもよい。また、残材搬出装置は、上記した一方向と直交する方向に移動可能であってもよい。また、残材搬出装置が移動可能な範囲の下方に配置され、残材搬出装置が搬出する残材を載置する残材回収部を備えてもよい。また、残材回収部は、レーザ加工機から退避した加工パレットに対して、上記した一方向と直交する方向に並んで配置されてもよい。

本発明のレーザ加工システムによれば、レーザ加工機と、加工パレットと、製品パレットとが一方向またはほぼ一方向に並ぶため、例えば、加工後のワークから製品を仕分ける領域を備えるシステムなどと比較して、システム全体の設置面積を小さくすることができる。

また、リフト装置が、レーザ加工機から退避した加工パレットの下方の位置と、加工パレット上のワークを持ち上げる位置との間を昇降可能である場合、加工パレットの移動を確保しつつ、加工パレット上の加工後のワークを持ち上げることができる。また、残材搬出装置が、上記した一方向と直交する方向に移動可能である場合、残材を上記した一方向とは異なる方向に搬出できる。また、残材搬出装置が移動可能な範囲の下方に配置され、残材搬出装置が搬出する残材を載置する残材回収部を備える場合、残材回収部に残材がまとめて載置されるので、残材の回収が容易となる。また、残材回収部が、レーザ加工機から退避した加工パレットに対して、上記した一方向と直交する方向に並んで配置される場合、残材の搬送距離が短いので、残材を回収を短時間で行うことができる。

実施形態に係るレーザ加工システムを示す斜視図である。 実施形態に係るレーザ加工システムを示す上面図である。 実施形態に係るローダ装置の吸着部を示す図である。 実施形態に係るステーション装置を示す図である。 実施形態に係る加工パレットを示す図である。 実施形態に係るリフト装置を示す図である。 実施形態に係るリフト装置の動作を示す図である。 実施形態に係るシャッタ装置を示す図である。 実施形態に係るシャッタ装置の動作を示す図である。 実施形態に係るシャッタ装置の動作を示す図である。 実施形態に係るシャッタ装置の動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系は、Ｘ方向およびＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向である。ＸＹＺの各方向において、適宜、矢印と同じ側を＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称す。

図１は、実施形態に係るレーザ加工システムを示す斜視図である。図２は、実施形態に係るレーザ加工システムを示す上面図である。レーザ加工システム１は、保管装置２、ローダ装置３、ステーション装置４、加工パレット５、レーザ加工機６、パレットチェンジャ７、リフト装置８、グリッパ装置９、及び制御装置１０を備える。実施形態に係るワーク搬送システムＴＳは、レーザ加工機６に対してワークを搬送する。ワーク搬送システムＴＳは、保管装置２、ローダ装置３、ステーション装置４、加工パレット５、パレットチェンジャ７、リフト装置８、グリッパ装置９、及び制御装置１０により構成される。すなわち、レーザ加工システム１は、レーザ加工機６およびワーク搬送システムＴＳを備える。

レーザ加工システム１には、保管エリアＡＲ１および搬入出エリアＡＲ２が設けられる。保管エリアＡＲ１は、レーザ加工機６の＋Ｘ側に配置される。保管エリアＡＲ１には、加工前のワークＷ（素材ワーク）が保管される。搬入出エリアＡＲ２は、レーザ加工機６と保管エリアＡＲ１との間に、レーザ加工機６の＋Ｘ側に隣接して配置される。搬入出エリアＡＲ２には、加工前のワークＷが保管エリアＡＲ１から搬送される。加工前のワークＷは、搬入出エリアＡＲ２からレーザ加工機６へ搬入され、レーザ加工機６によってレーザ加工が施される。

レーザ加工後のワークＷは、レーザ加工機６から搬入出エリアＡＲ２へ搬出される。搬入出エリアＡＲ２は、レーザ加工後のワークＷのうち製品をアンロードするアンロードエリアを兼ねている。搬入出エリアＡＲ２において、レーザ加工後のワークＷは、製品と残材（スケルトン）とに分離される。製品は、保管エリアＡＲ１へ搬出され、保管エリアＡＲ１に集積された後、外部へ搬出される。

次に、レーザ加工システム１の各部について説明する。保管装置２は、保管エリアＡＲ１に配置される。保管装置２は、複数の保管棚１１、及びエレベータ１２を備える。複数の保管棚１１は、鉛直方向（Ｚ方向）に配列されている。保管棚１１は、複数の加工前のワークＷが載置される素材パレットを保管する。エレベータ１２は、素材パレットを保管棚１１から取り出し、素材パレットを昇降させる。保管エリアＡＲ１において、保管装置２に対して＋Ｙ側に隣接して仮置エリアＡＲ３が設けられる。保管装置２は、複数の加工前のワークＷが載置された素材パレット１３を仮置エリアＡＲ３に配置する。加工前のワークＷは、ローダ装置３によって仮置エリアＡＲ３から搬入出エリアＡＲ２へ搬送される。

また、保管棚１１は、製品が集積される製品パレットを保管する。エレベータ１２は、上記の製品パレットを保管棚１１から取り出し、製品パレットを昇降させる。製品パレットを仮置エリアＡＲ３に配置する。レーザ加工により製造された製品は、ローダ装置３によって搬入出エリアＡＲ２から仮置エリアＡＲ３へ搬送される。レーザ加工機６と、レーザ加工機６から退避した加工パレット５と、仮置エリアＡＲ３に配置された製品パレットとが一方向（Ｘ方向）またはほぼ一方向（Ｘ方向）に並んで配置される。製品は、仮置エリアＡＲ３に配置された製品パレット上にローダ装置３によって集積される。保管装置２は、製品が集積された製品パレットを、仮置エリアＡＲ３から保管棚１１へ移載する。

ローダ装置３は、Ｙレール１５と、Ｙレール１５上を走行可能な走行台車１６と、走行台車１６に設けられる移載装置１７とを備える。Ｙレール１５は、加工パレット５の移動方向（Ｘ方向）に対する交差方向（Ｙ方向）に延びている。走行台車１６には、Ｘ方向に延びるＸレール１８が設けられ、移載装置１７はＸレール１８に取り付けられる。移載装置１７は、Ｘレール１８に沿って移動可能なＸ移動体１９と、Ｘ移動体１９に設けられたＺ移動体２０と、Ｚ移動体２０の下端に設けられる吸着部２１とを備える。Ｘレール１８は、仮置エリアＡＲ３の上方と搬入出エリアＡＲ２の上方とにわたって設けられており、Ｘ移動体１９は、仮置エリアＡＲ３と搬入出エリアＡＲ２との間で移動可能である。Ｚ移動体２０は、吸着部２１を保持しながら、Ｚ移動体２０に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。吸着部２１は、走行台車１６によりＹ方向に移動し、Ｘ移動体１９によりＸ方向に移動し、Ｚ移動体２０によりＺ方向に移動する。

図３は、実施形態に係るローダ装置の吸着部を示す図である。吸着部２１は、真空あるいは減圧によって、加工前のワークＷあるいは加工後の製品を吸着する。吸着部２１の下面側（−Ｚ側）には、複数の吸着パッド２２が設けられる。吸着部２１には、複数の吸着パッド２２として、例えば、マルチパッドおよびシングルパッドが設けられるが、マルチパッドまたはシングルパッドの一方のみが設けられてもよい。また、吸着部２１は、磁気などで吸着するものでもよい。

また、吸着部２１は、吸着部２１の下方をクリーニングするクリーニング部２３を備える。クリーニング部２３は、例えば、リフト装置８の上面側に付着したスラグ、スパッタなどの異物を除去し、リフト装置８の上面側をクリーニングする。クリーニング部２３は、リフト装置８以外の部材をクリーニングしてもよく、加工パレット５の上面側（例、支持プレート３２の上端部）などをクリーニングしてもよい。クリーニング部２３は、ロール状のブラシであり、吸着部２１の下面側に複数（図中では２つ）設けられている。クリーニング部２３は、Ｙ方向に並んで配置されている。クリーニング部２３は、吸着部２１とリフト装置８とが位置決めされた際に、リフト装置８の上面に対向する位置に設けられる。クリーニング部２３は、吸着パッド２２よりも下方に突出した位置と、吸着パッド２２よりも上方に退避した位置とで昇降可能である。

図３（Ｂ）に示すように、吸着部２１が吸着動作を行う際に、クリーニング部２３は、吸着パッド２２の下端よりも上方に退避した位置に配置される。また、図３（Ｃ）に示すように、吸着部２１がクリーニング動作を行う際に、クリーニング部２３は、吸着パッド２２の下端よりも下方に突出した位置に配置される。吸着部２１は、クリーニング部２３が下方に突出した状態で水平方向に移動し、クリーニング部２３がリフト装置８の上面側と接触して異物を除去する。なお、クリーニング部２３は、リフト装置８に非接触で異物を除去してもよい。例えば、クリーニング部２３は、エアーによって異物を吹き飛ばす装置でもよく、この場合、クリーニング部２３が昇降しなくてもよい。

図１および図２の説明に戻り、ローダ装置３は、仮置エリアＡＲ３において加工前のワークＷを吸着部２１によって吸着する。ローダ装置３は、ワークＷを吸着して搬送し、加工パレット５上にワークＷを載置可能である。ローダ装置３は、吸着部２１が加工前のワークＷを吸着した状態でＸ移動体１９が−Ｘ側に移動し、加工前のワークＷを搬入出エリアＡＲ２に搬送する。搬入出エリアＡＲ２には、ステーション装置４が配置されており、ローダ装置３は、搬入出エリアＡＲ２において走行台車１６がＹ方向に移動して、吸着部２１に吸着されたワークＷをステーション装置４の上方に配置する。そして、ローダ装置３は、Ｚ移動体２０が下方に移動して吸着部２１に吸着されたワークＷをステーション装置４上に載置する。

図４は、実施形態に係るステーション装置４を示す図である。ステーション装置４は、加工パレット５に載置される前のワークＷがローダ装置３により載置され、このワークＷを位置決めする。ステーション装置４は、レーザ加工機６の外側において加工パレット５の上方に配置される。また、ステーション装置４は、加工パレット５の上方から退避可能である

ステーション装置４は、Ｙレール２５と、Ｙレール２５に沿って移動可能な本体部２６と、本体部２６の上面に設けられた位置決め部材２７とを備える。位置決め部材２７は、ワークＷの端部が当接することによりワークＷを位置決めする。ローダ装置３は、加工前のワークＷを位置決め部材２７上に載置し、位置決め部材２７を用いて加工前のワークＷの位置決めを行う。

位置決め部材２７は、ワークＷの外周の位置を定めるエンドロケータである。位置決め部材２７は、ワークＷのＹ方向の端の位置を定める位置決めピン２７ａ、及びワークＷのＸ方向の端の位置を定める位置決めピン２７ｂを備える。位置決めピン２７ａは、Ｙ方向の所定の位置に、Ｘ方向と平行に並んで複数設けられる。位置決めピン２７ｂは、Ｘ方向の所定の位置に１つ設けられる。ローダ装置３は、吸着部２１に保持されたワークＷの端面を位置決めピン２７ａに当てることで、ワークＷの長辺がＸ方向と平行になるように、ワークＷを位置決めする。また、ローダ装置３は、ワークＷの端面を位置決めピン２７ｂに当てることで、ワークＷを位置決めする。そして、ローダ装置３は、吸着部２１によるワークＷの吸着を解除し、ワークＷを本体部２６上に載置する。そして、ローダ装置３は、本体部２６上のワークＷを吸着部２１によって再度吸着し、吸着されたワークＷを加工パレット５に移載する。また、本体部２６の上面には、固定部２９が設けられている。固定部２９は、位置決め部材２７によって位置決めされたワークＷを本体部２６に対して固定する。固定部２９は、グリッパなどであり、位置決めされたワークＷを把持して本体部２６に固定し、把持を解除することで固定を解除する。

加工パレット５は、ワークＷを載置してレーザ加工機６の内外に移動可能である。加工パレット５は、搬入出エリアＡＲ２とレーザ加工機６との間でワークＷを搬送する。加工パレット５は、レール２８（図１参照）に沿って移動可能な車輪を備える。搬入出エリアＡＲ２（図１参照）にはパレットチェンジャ７が配置され、レール２８は、レーザ加工機６からパレットチェンジャ７まで延びている。パレットチェンジャ７は、レーザ加工機６（図１、図２参照）のロードポート（搬入口、搬出口）に対して＋Ｘ側に隣接しており、レーザ加工機６に対して加工パレット５の受け渡しを行う。パレットチェンジャ７による加工パレット５の受渡動作については、後に図１３（Ｃ）から図１４（Ｃ）で説明する。

パレットチェンジャ７は、加工パレット５を牽引することによって、レール２８に沿って加工パレット５を搬送する。例えば、加工パレット５には、ワイヤと接続されたフックが掛けられ、このワイヤが駆動部に巻き取られることで加工パレット５が牽引される。なお、加工パレット５を移動させる機構は適宜変更可能であり、例えば、加工パレット５が自走式でもよい。

ローダ装置３が位置決め部材２７に対してワークＷを位置決めする際に、ステーション装置４の本体部２６は、パレットチェンジャ７の上方（例、直上）に配置される。位置決め部材２７で位置決めされたワークＷの位置は、加工パレット５に載置すべきワークＷの位置の上方（例、直上）である。本体部２６は、位置決めされたワークＷを吸着部２１が吸着した後に、Ｙ方向に移動してパレットチェンジャ７の上方から退避する。これにより、吸着部２１は、本体部２６と衝突することなく、パレットチェンジャ７の直上から下降可能になる。ローダ装置３は、Ｚ移動体２０によって吸着部２１を下降させ、パレットチェンジャ７に配置された加工パレット５にワークＷを載置する。

図５は、実施形態に係る加工パレットを示す図である。加工パレット５（ワークＷ）は、Ｚ方向から見た平面形状が概ね矩形である。加工パレット５（ワークＷ）において、移動方向（Ｘ方向）における長さは、移動方向の直交方向（Ｙ方向）における長さよりも長い。加工パレット５は、ベースプレート３１および複数の支持プレート３２を備える。複数の支持プレート３２は、それぞれ板状であり、ベースプレート３１の上面に対してほぼ垂直に設けられる。複数の支持プレート３２は、それぞれワークＷの下面と平行な所定方向（例、Ｙ方向）に延びており、Ｘ方向に所定の間隔で並んでいる。複数の支持プレート３２は、それぞれ、鋸歯状に形成された上端部を有する。複数の支持プレート３２は、ワークＷの下面を複数の点（鋸歯の先端）で支持する。

レーザ加工機６は、加工パレット５に載置された加工前のワークＷに対してレーザ光を照射して、ワークＷにレーザ加工（切断加工）を施す。レーザ加工機６は、レーザヘッドと、ヘッド駆動部とを備える。レーザヘッドは、光ファイバなどの光伝送体を介してレーザ光源に接続され、下方にレーザ光を射出する。レーザ光源は、例えばファイバーレーザなどの固体レーザの光源であり、炭酸ガスレーザなどに比べて熱密度の高いレーザ光が得られる。そのため、ファイバーレーザを用いたレーザ加工機６は、高速で切断加工を行うことが可能である。レーザ加工によりワークＷと加工パレット５の支持プレート３２とが溶着することがあるが、支持プレート３２がワークＷを複数の点で支持するので、支持プレート３２とワークＷとの溶着部を減らすことができる。

図５（Ｂ）に示すように、ワークＷは、レーザ加工によって、複数の製品Ｗａと残材Ｗｂ（スケルトン、製品Ｗａの周辺部分）とに切り分けられる。加工パレット５は、レーザ加工により切り分けられた製品Ｗａおよび残材Ｗｂを含むワークＷを保持して移動可能である。

搬入出エリアＡＲ２（図１参照）には、リフト装置８が設けられる。リフト装置８は、加工パレット５に載置された加工後のワークＷを加工パレット５から持ち上げる。リフト装置８は、パレットチェンジャ７に配置された加工パレット５の直下に配置される。リフト装置８は、レーザ加工機６から退避した加工パレット５の下方の位置と、加工パレット５上のワークＷを持ち上げる位置との間を昇降可能である。

図６は、本実施形態に係るリフト装置を示す図である。リフト装置８は、ベース３５と、可動プレート３６と、複数の腕部３７とを備える。ベース３５は、パレットチェンジャ７との相対位置が固定されており、パレットチェンジャ７に加工パレット５が配置された際に加工パレット５の直下に配置される。可動プレート３６は、ベース３５上に取り付けられており、ベース３５を支持として鉛直方向に移動可能である。複数の腕部３７は、それぞれ、可動プレート３６の上面に配置されている。ここでは、複数の腕部３７は、Ｘ方向とＹ方向とに２次元的に配列されている。

腕部３７は、例えば板状であり、可動プレート３６の上面から上方へ垂直に延びている。腕部３７は、板状以外の形状でもよく、例えば柱状でもよい。腕部３７は、加工パレット５において隣り合う２つの支持プレート３２の間に挿入可能なように、寸法および配置が設定されている。腕部３７の上面は、ワークＷと対向可能であり、複数の腕部３７で上面の位置（高さ）が揃っている。複数の腕部３７の上面には、それぞれ、吸着部３８が設けられる。

図６（Ｂ）には、吸着部３８のうち１つの腕部３７に設けられる部分を代表的に示した。吸着部３８は、ワークＷと対向する腕部３７の上面３７ａに設けられる。吸着部３８は、リフト装置８に支持されたワークＷのうち少なくとも製品Ｗａを吸着する。吸着部３８は、複数の吸着パッド３９を備え、複数の吸着パッド３９は、腕部３７の長さ方向（Ｙ方向）に並んでいる。ここでは、複数の吸着パッド３９は、所定の数の吸着パッド３９ごとに一括して、腕部３７に取り付けられている。腕部３７の内部に気密性を有する流路４０（空洞）が設けられ、吸着パッド３９は、流路４０を介した減圧により、ワークＷを吸着する。流路４０は、腕部３７の長さ方向（Ｙ方向）に延びており、減圧装置と接続される。なお、上述の吸着部３８の構成は、一例であり、適宜変更することができる。

図７は、実施形態に係るリフト装置の動作を示す図である。図７（Ａ）において、加工後のワークＷを保持した加工パレット５は、リフト装置８の上方に配置されている。この状態において、可動プレート３６がベース３５を支持として上方へ移動する。図７（Ｂ）に示すように、可動プレート３６は、腕部３７の上端が支持プレート３２の上端よりも上方となるまで移動し、ワークＷが加工パレット５から複数の腕部３７に受け渡される。

ステーション装置４は、加工パレット５の上方において加工後のワークＷから残材Ｗｂを保持して搬出するグリッパ装置９（残材搬出装置）を備える。グリッパ装置９（図４参照）は、図５（Ｂ）に示した製品Ｗａおよび残材Ｗｂを含むワークＷから残材Ｗｂを除去する。グリッパ装置９は、リフト装置８に持ち上げられた加工後のワークＷから残材Ｗｂを保持して搬出する。グリッパ装置９は、ローダ装置３と別に設けられ、ローダ装置３によって製品Ｗａがピックアップされるよりも前に、残材Ｗｂを除去する。

グリッパ装置９は、レーザ加工機６と、レーザ加工機６から退避した加工パレット５と、仮置エリアＡＲ３とが並ぶ方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に移動可能である。この場合、システムレイアウトがＸ方向に長くなることを避けることができ、例えば、長尺の長方形よりも正方形に近いレイアウト内にシステムを収めることができる。グリッパ装置９は、ステーション装置４の本体部２６に支持され、本体部２６と一体的にＹ方向に移動する。グリッパ装置９は、複数の把持部４１を備える。複数の把持部４１は、本体部２６に対して−Ｙ側に配置され、Ｘ方向に並んでいる。なお、複数の把持部４１は、本体部２６に対して＋Ｙ側にも同様に配置される。複数の把持部４１は昇降可能に設けられる。

グリッパ装置９が残材Ｗｂの除去動作を行う際に、ステーション装置４の本体部２６は、複数の把持部４１がワークＷの外周近傍の上方へ配置されるように、ワークＷに対して位置決めされる。また、リフト装置８の吸着部３８（図７（Ｂ）参照）は、ワークＷのうち製品Ｗａを吸着する。この状態で、複数の把持部４１は、下降してワークＷの残材Ｗｂを把持した後、上昇してワークＷから残材Ｗｂを除去する（持ち上げる）。吸着部３８が製品Ｗａを吸着しているので、製品Ｗａが残材Ｗｂに引っかかって持ち上がること等が抑制される。

そして、ステーション装置４は、分離された残材Ｗｂが複数の把持部４１に把持された状態で、残材回収部４２（図１参照）の上方まで−Ｙ側に移動する。そして、複数の把持部４１が残材Ｗｂの把持を解除し、残材Ｗｂが落下して残材回収部４２に収容（載置）される。すなわち、残材回収部４２は、グリッパ装置９が移動可能な範囲の下方に配置され、グリッパ装置９が搬出する残材を載置する。残材回収部４２は、レーザ加工機６から退避した加工パレット５に対して、加工パレット５の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並んで配置される。

上述のように残材Ｗｂが除去された後、リフト装置８の腕部３７上には製品Ｗａが残っている。図１に示したローダ装置３は、製品Ｗａを吸着部２１によって吸着（ピックアップ）し、保管エリアＡＲ１の仮置エリアＡＲ３へ搬送する。仮置エリアＡＲ３には保管装置２によって製品パレットが配置されており、ローダ装置３は、１回または２回以上の移載処理によって、１枚のワークＷに形成された製品Ｗａを全て製品パレット上へ移載する。

ローダ装置３は、例えば、複数の製品Ｗａを一括してピックアップする。ローダ装置３は、１枚のワークＷに形成された複数の製品Ｗａを仕分けしてピックアップしてもよい。ローダ装置３は、一部の製品Ｗａをピックアップした後、リフト装置８に対して相対移動して他の製品Ｗａをピックアップしてもよい。ローダ装置３は、例えば、ピックアップを行うごとに製品Ｗａを製品パレット上へ移載する。ローダ装置３は、複数回のピックアップを行った後に製品Ｗａを製品パレット上へ移載してもよい。ローダ装置３は、例えば、ピックアップした複数の製品Ｗａを一括して製品パレット上へ移載する。ローダ装置３は、ピックアップした複数の製品Ｗａを複数回に分けて移載してもよい。例えば、ローダ装置３は、一部の製品Ｗａを移載した後、製品パレットに対して相対移動して他の製品Ｗａを移載してもよい。１枚のワークＷに２種類以上の製品が形成される場合、ローダ装置３は、製品を種類ごとに仕分けし、製品の種類ごとに製品パレットへ移載してもよい。

本実施形態において、搬入出エリアＡＲ２にはシャッタ装置が設けられる。図８は、実施形態に係るシャッタ装置を示す図である。シャッタ装置４５は、加工パレット５と、加工パレット５の下方に位置するリフト装置８との間を開閉可能である。シャッタ装置４５は、スラグあるいはスパッタなどの異物がリフト装置８の上面側に付着することを抑制する。シャッタ装置４５は、加工パレット５上の加工後のワークＷの下方に配置されたリフト装置８の上方を覆うように閉じた状態となる。シャッタ装置４５は、ロールとして巻かれるシート状のシャッタ部材４６と、シャッタ部材４６の開閉部４７と、異物分離部４８とを備える。シャッタ部材４６は、布などの変形自在なシート状（帯状）の部材にリブを取り付けた構造である。リブは、例えばアルミニウム製の棒状の部材である、リブは、Ｙ方向に延びており、Ｘ方向に周期的に設けられる。

シャッタ部材４６は、パレットチェンジャ７に配置された加工パレット５と、リフト装置８との間の空間ＳＰに対して挿入および退避が可能である。図８（Ａ）において、シャッタ部材４６は、空間ＳＰに挿入されており、リフト装置８を覆うように配置されている。開閉部４７は、図８（Ｂ）に示すようにシャッタ部材４６を巻き取ることによって、シャッタ部材４６を空間ＳＰから退避させる。また、開閉部４７は、シャッタ部材４６を繰り出すことによって、シャッタ部材４６を空間ＳＰに挿入する。シャッタ部材４６が空間ＳＰに挿入した状態において、シャッタ部材４６の上方から落下した異物はシャッタ部材４６に付着する。異物分離部４８は、リフト装置８から側方に離れて配置され、シャッタ部材４６に付着した異物の分離を促進する。異物分離部４８は、シャッタ部材４８に接触し、空間ＳＰに挿脱される際のシャッタ部材４８と相対移動して、シャッタ部材４８の表面から異物を掻きとる。

開閉部４７は、チェーン５１、スプロケット５２、及びロール５３を備える。スプロケット５２は、パレットチェンジャ７の＋Ｘ側の端部と、−Ｘ側の端部とに設けられており、チェーン５１は、これらスプロケット５２に掛け渡されている。チェーン５１は、スプロケット５２が回転することによってトラック状の軌道を周回する。シャッタ部材４６は、−Ｘ側の端部がチェーン５１と固定されており、チェーン５１の周回によってＸ方向に移動する。シャッタ部材４６による開閉方向（Ｘ方向）は、加工パレット５の移動方向と同一またはほぼ同一である。

ロール５３は、シャッタ部材４６を空間ＳＰから退避する際に、シャッタ部材４６を巻き取る。また、シャッタ装置４５は、シャッタ部材４６がロール５３として巻き取られることにより、加工パレット５とリフト装置８との間を開く。また、ロール５３は、シャッタ部材４６を空間ＳＰに挿入する際に、シャッタ部材４６を繰り出す。シャッタ装置４５は、シャッタ部材４６がロール５３から引き出されることにより、加工パレット５とリフト装置８との間に配置されて両者間を閉じる。なお、シャッタ装置４５は、図８の構成に限定されず、適宜変更可能である。

図９から図１１は、実施形態に係るシャッタ装置の動作を示す図である。図９（Ａ）において、パレットチェンジャ７には、加工前のワークＷ１を保持した加工パレット５Ａが配置されており、加工後のワークＷ２を保持した加工パレット５Ｂがレーザ加工機６から搬入される。加工パレット５Ｂがパレットチェンジャ７に搬入される際に、シャッタ部材４６は、リフト装置８を覆うように配置されている。加工後のワークＷ２にはスラグあるいはスパッタなどの異物Ｑが付着している場合があり、この異物ＱはワークＷ２から落下する。図９（Ｂ）に示すように、異物Ｑは、シャッタ部材４６の上面に付着することで、シャッタ部材４６の下方に落下することが抑制される。したがって、リフト装置８に異物Ｑが付着することが抑制される。加工パレット５Ｂがパレットチェンジャ７に搬入された後、加工前のワークＷ１を保持した加工パレット５Ａは、レーザ加工機６に搬入される。

加工パレット５Ａがレーザ加工機６に搬入された後、図１０（Ａ）に示すように、シャッタ装置４５の開閉部４７は、シャッタ部材４６を加工パレット５Ｂとリフト装置８との間の空間ＳＰから退避させる。シャッタ装置４５は、シャッタ部材４６上の異物Ｑを回収する異物回収部５４を備える。異物回収部５４は、異物分離部４８の下方に配置される。ロール５３がシャッタ部材４６を巻き取る際に、異物Ｑは、シャッタ部材４６から脱離して異物回収部５４に収容される。図１０（Ｂ）に示すように、シャッタ部材４６が空間ＳＰから退避すると、リフト装置８の上方が開放され、リフト装置８は、腕部３７を上昇させることが可能になる。図１１（Ａ）に示すように、リフト装置８は、シャッタ部材４６が空間ＳＰから退避した状態において、腕部３７を上昇させて加工後のワークＷ２を加工パレット５Ｂから持ち上げる。

ところで、シャッタ部材４６が空間ＳＰから退避した状態において、例えば加工パレット５ＢあるいはワークＷ２に残留した異物がリフト装置８に落下する可能性がある。そこで、図１１（Ｂ）に示すように、ローダ装置３は、リフト装置８の上面側の吸着部３８などをクリーニングする。ローダ装置３は、加工パレット５ＢからワークＷ２（残材Ｗｂおよび製品Ｗａ）がアンロードされた状態において、クリーニング部２３を下方に突出させ、Ｘ方向に移動する。これにより、リフト装置８の上面側の吸着部３８等がクリーニング部２３によってクリーニングされる。

図１に示した制御装置１０は、ワーク搬送システムＴＳを包括的に制御する。制御装置１０は、ステーション装置４を制御し、搬入出エリアＡＲ２における加工パレット５上にステーション装置４を配置させる。制御装置１０は、ローダ装置３を制御し、加工パレット５上に配置されたステーション装置４上でワークＷを位置決めさせる。制御装置１０は、ステーション装置４を制御し、ステーション装置４上でワークＷが位置決めされた後に、加工パレット５上からステーション装置４を退避させる。

ここで、加工パレット５にワークＷが載置される位置（パレットチェンジャ７の位置）をワークロード位置と称する。また、ワークロード位置に配置された加工パレット５の上方をローダ装置３の吸着部２１が下降可能なようにステーション装置４が退避した位置を退避位置と称する。制御装置１０は、ステーション装置４を制御し、ステーション装置４上でワークＷが位置決めされた後に、ステーション装置４を加工パレット５上から上記の退避位置へ移動させる。

制御装置１０は、位置決めされたワークＷを吸着したローダ装置３を制御し、加工パレット５上からステーション装置４が退避した後に、ローダ装置３によってワークＷを加工パレット５に載置させる。制御装置１０は、ステーション装置４を制御し、位置決めされたワークＷが載置された加工パレット５がレーザ加工機６に搬入された後に、ステーション装置４を上記のワークロード位置の上方へ移動させる。すなわち、制御装置１０は、加工パレット５がレーザ加工機６に搬入された後に、ステーション装置４を、ワークＷを位置決めする位置へ移動させる。制御装置１０は、ローダ装置３を制御し、ワークＷがレーザ加工機６へ搬入されてからレーザ加工機６から搬出されるまでの間に、次の加工対象のワークＷの位置決めをステーション装置４上で実行させる。

次に、上述のレーザ加工システム１の動作に基づき、実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。図１２から図２０は、実施形態に係るレーザ加工システムの動作を示す図である。レーザ加工システム１の各部については、適宜、図１から図１１を参照する。

図１２（Ａ）において、レーザ加工機６には、加工パレット５Ａが配置されている。また、保管エリアＡＲ１のパレットチェンジャ７には加工パレット５Ｂが配置されている。保管装置２（図１参照）は、加工前のワークＷが載置された素材パレット１３を仮置エリアＡＲ３に配置する。図１２（Ｂ）において、ローダ装置３は、吸着部２１を下降させ、仮置エリアＡＲ３のワークＷを吸着する。図１２（Ｃ）において、ローダ装置３は、吸着部２１を搬入出エリアＡＲ２に移動させ、ワークＷをステーション装置４の本体部２６上に配置する。ローダ装置３は、ワークＷの端面（外周）が位置決め部材２７（エンドロケータ）の所定の位置と接触するように吸着部２１を水平方向に移動させ、ワークＷを位置決めする。

図１３（Ａ）において、ローダ装置３は、位置決めされたワークＷに対する吸着部２１の吸着を解除し、ワークＷを本体部２６上に載置する。ワークＷが回転した姿勢で吸着部２１に吸着されていた場合、ワークＷが位置決めされることで吸着部２１の吸着パッド２２（図３参照）が変形するが、吸着が解除された際にこの変形が解消される。図１３（Ｂ）において、ローダ装置３は、位置決めされたワークＷを吸着部２１によって再度吸着する。図１３（Ｂ）において、レーザ加工機６内の加工パレット５Ｂは、搬入出エリアＡＲ２の加工パレット５Ａの下方に搬出される。また、ローダ装置３は、加工パレット５Ａの直上にワークＷを保持しており、ステーション装置４は、加工パレット５Ｂの上方からＹ方向（図４参照）に退避する。これにより、ローダ装置３の吸着部２１は、加工パレット５Ｂの直上から下降することが可能になる。

図１４（Ａ）において、ローダ装置３の吸着部２１は、下降して加工パレット５Ｂ上にワークＷを配置し、吸着を解除する。これにより、ワークＷは、加工パレット５Ｂに対してワークＷが位置決めされて、加工パレット５Ｂに載置される。ローダ装置３の吸着部２１は、図１４（Ｂ）において上昇し、図１４（Ｃ）において保管エリアＡＲ１に配置されている次のワークＷを吸着する。また、加工前のワークＷを保持した加工パレット５Ｂは、レーザ加工機６に搬入される。

図１５（Ａ）において、レーザ加工機６は、加工パレット５Ｂ上のワークＷに対してレーザ加工を施す。これにより、ワークＷは、製品Ｗａと残材Ｗｂとに切り分けられる。また、パレットチェンジャ７は、加工パレット５Ａを上昇させる。また、ローダ装置３は、次のワークＷを位置決めし、ステーション装置４の本体部２６上に移載する。ローダ装置３による位置決め処理は、図１２（Ｃ）から図１３（Ｂ）と同様である。図１５（Ｂ）において、ステーション装置４は、加工パレット５Ａの直上から退避する。また、加工後のワークＷを保持した加工パレット５Ｂは、レーザ加工機６から搬入出エリアＡＲ２のパレットチェンジャ７へ搬出され、加工パレット５Ａの下方に配置される。図１５（Ｃ）において、ローダ装置３の吸着部２１は、加工前のワークＷを加工パレット５Ａ上に載置する。

ローダ装置３の吸着部２１は、図１６（Ａ）において上昇し、図１６（Ｂ）において保管エリアＡＲ１に配置されている次のワークＷを吸着する。また、加工前のワークＷを保持した加工パレット５Ａは、レーザ加工機６に搬入される。図１６（Ｃ）において、レーザ加工機６は、加工パレット５Ａ上のワークＷに対してレーザ加工を施す。また、パレットチェンジャ７は、加工後のワークＷを保持した加工パレット５Ｂを上昇させる。また、ローダ装置３は、次のワークＷを位置決めし、ステーション装置４の本体部２６上に移載する。

図１７（Ａ）において、シャッタ装置４５は、シャッタ部材４６をリフト装置８と加工パレット５Ｂとの間の空間ＳＰから退避させる。図１７（Ｂ）において、リフト装置８は、腕部３７を上昇させ、加工パレット５Ｂから加工後のワークＷを持ち上げる。図１７（Ｃ）において、グリッパ装置９の把持部４１は、下降して加工後のワークＷにおける残材Ｗｂを把持する。

図１８（Ａ）において、リフト装置８の吸着部３８（図７（Ｂ）参照）は、ワークＷのうち製品Ｗａを吸着しており、この状態で、グリッパ装置９の把持部４１は、上昇して残材Ｗｂを製品Ｗａから分離する。把持部４１が残材Ｗｂを持ち上げた際に、ワークＷ上をレーザスキャンすることで、製品Ｗａと残材Ｗｂとの分離が確認される。加工パレット５Ｂ上には、加工後のワークＷのうち製品Ｗａが選択的に残る。図１８（Ｂ）において、グリッパ装置９は、ステーション装置４と一体的に−Ｙ側に移動して、残材回収部４２（図１参照）の上方に配置される。また、グリッパ装置９は、残材Ｗｂの把持を解除し、残材Ｗｂが残材回収部４２に収容される。また、保管エリアＡＲ１において、保管装置２（図１参照）は、仮置エリアＡＲ３に製品パレット５５を配置する。図１８（Ｃ）において、ローダ装置３の吸着部２１は、下降して製品Ｗａを吸着する。

図１９（Ａ）において、ローダ装置３は、吸着部２１によって吸着した製品Ｗａを、保管エリアＡＲ１における製品パレット５５上に搬送（移載）する。ローダ装置３は、リフト装置８上の製品をすべて移載した後、図１９（Ｂ）において、クリーニング部２３を下方に突出させた状態で吸着部２１をリフト装置８上に移動させる。図１９（Ｃ）において、ローダ装置３は、吸着部２１を水平方向に移動させ、クリーニング部２３によってリフト装置８上をクリーニングする。

ローダ装置３は、クリーニング部２３によるクリーニング処理が終了した後、図２０（Ａ）に示すように、吸着部２１を上方に退避させる。また、リフト装置８は、腕部３７を下降させ、腕部３７を加工パレット５Ａから退避させる。図２０（Ｂ）において、パレットチェンジャ７は、加工パレット５Ａを上昇させる。また、シャッタ装置４５は、加工パレット５Ａとリフト装置８との間の空間ＳＰにシャッタ部材４６を挿入する。これにより、レーザ加工システム１は、図１５（Ａ）と同等の状態になり、図１５（Ａ）以降の処理を繰り返し行う。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・レーザ加工システム
２・・・保管装置
３・・・ローダ装置
４・・・ステーション装置
５、５Ａ、５Ｂ・・・加工パレット
６・・・レーザ加工機
７・・・パレットチェンジャ
８・・・リフト装置
９・・・グリッパ装置
４５・・・シャッタ装置
４６・・・シャッタ部材
Ｗ・・・ワーク
Ｗａ・・・製品
Ｗｂ・・・残材
ＡＲ１・・・保管エリア
ＡＲ２・・・搬入出エリア
ＡＲ３・・・仮置エリア

Claims (5)

1. レーザ加工機と、ワークを載置して前記レーザ加工機の内外に移動可能な加工パレットと、ワークを吸着して搬送するローダ装置と、を含むレーザ加工システムであって、
   前記レーザ加工機と、前記レーザ加工機から退避した前記加工パレットと、加工後のワークから前記ローダ装置により製品が搬送されて載置される製品パレットと、が一方向またはほぼ一方向に並び、
   前記加工パレットに載置された加工後のワークを前記加工パレットから持ち上げるリフト装置と、
   前記リフト装置に持ち上げられた加工後のワークから残材を保持して搬出する残材搬出装置と、を備えるレーザ加工システム。
2. 前記リフト装置は、前記レーザ加工機から退避した前記加工パレットの下方の位置と、前記加工パレット上のワークを持ち上げる位置との間を昇降可能である、請求項１に記載のレーザ加工システム。
3. 前記残材搬出装置は、前記一方向と直交する方向に移動可能である、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工システム。
4. 前記残材搬出装置が移動可能な範囲の下方に配置され、前記残材搬出装置が搬出する前記残材を載置する残材回収部を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
5. 前記残材回収部は、前記レーザ加工機から退避した前記加工パレットに対して、前記一方向と直交する方向に並んで配置される、請求項４に記載のレーザ加工システム。
   

Images