JP2019013964A - 加工システム及び加工システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工効率が大幅に低下するのを抑制することが可能な加工システム及び加工システムの制御方法を提供する。【解決手段】加工システム１の制御部１０は、センサ１１により、ぶら下がっている製品Ｗａを検出した場合に、残材リフタ８で持ち上げている残材Ｗｂを加工パレットに下ろすように指示してこの加工パレット５を加工禁止パレット５Ｐとし、加工禁止パレット５Ｐと残った加工パレット５とをレーザ加工機６内外に入れ換えてレーザ加工機６による切断加工を継続させる。【選択図】図１

Description

本発明は、加工システム及び加工システムの制御方法に関する。

板状のワークに対して熱切断加工を行う加工システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この加工システムは、ワークを載置してレーザ加工機の内外に移動可能な複数の加工パレットを用いて、複数の加工パレットを順次レーザ加工機に投入及び排出する構成が適用されている。加工パレットに載置されたワークは、レーザ加工機に投入されて加工された後、レーザ加工機外に排出されて、残材と製品とに分離される。残材と製品との分離は、例えば、加工後のワークから残材を持ち上げ、加工パレット上に製品を残すことにより行っている。

特開平５−６５２７３号公報

上記した構成の加工システムにおいて、加工パレット上の加工後のワークから残材を持ち上げる際、製品の一部が残材に保持されて、製品が残材からぶら下がった状態となる場合がある。このような状態で残材を他の場所に移送すると、ぶら下がった製品が加工パレット上の他の製品と接触して、他の製品の位置を動かしてしまい、その後の製品の取り出しの支障となるだけでなく、他の製品を損傷させる場合がある。従って、残材を持ち上げたときに残材から製品のぶら下がりを検出することが行われているが、製品のぶら下がりを検出した際に加工システム全体の稼働を停止すると、正常な他の加工パレットを残しながらワークの加工が中断され、例えば夜間等の自動運転時において加工システムの稼働が停止したままとなり、ワークの加工効率を大幅に低下させることになる。

以上のような事情に鑑み、本発明は、残材を持ち上げた際に製品がぶら下がっている事態が生じた場合でも、その加工パレットを除いた他の加工パレットを用いてワークの加工を継続することにより、夜間等の自動運転時においてワークの加工を継続して行うことで、ワークの加工効率が大幅に低下するのを抑制することが可能な加工システム及び加工システムの制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る加工システムは、ワークにレーザ光を照射して製品を切り出す切断加工を行うレーザ加工機と、ワークを載置可能な２つの加工パレットと、２つの加工パレットをそれぞれ保持して、一方の加工パレットをレーザ加工機内に配置し、他方の加工パレットをレーザ加工機外に配置し、これら２つの加工パレットを相互に入れ換えるパレットチェンジャと、レーザ加工機の外に配置されて、加工パレット上の加工後のワークの製品以外の部分である残材を持ち上げる残材リフタと、残材リフタで持ち上げられた残材から下面側にぶら下がる製品の有無を検出するセンサと、残材が取り除かれた加工パレット上の製品を搬送し、又は加工前のワークを加工パレットに搬送するローダと、レーザ加工機、パレットチェンジャ、残材リフタ、及びローダを制御する制御部と、を備え、２つの加工パレットをレーザ加工機内外に入れ換えることにより、加工パレット上のワークをレーザ加工機内で切断加工すると共に、レーザ加工機外で加工パレットに対してワークを搬送する加工システムであって、制御部は、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合に、残材リフタで持ち上げている残材を加工パレットに下ろすように指示してこの加工パレットを加工禁止パレットとし、加工禁止パレットと残った加工パレットとをレーザ加工機内外に入れ換えてレーザ加工機による切断加工を継続させる。

また、センサは、残材の下面と平行又はほぼ平行に検出光を出射し、かつ残材の下面に沿って走査することによりぶら下がった製品の有無を検出してもよい。また、制御部は、パレットチェンジャに対して加工禁止パレットと残った加工パレットとをレーザ加工機の内外に入れ換える指示を出すが、レーザ加工機に対して加工禁止パレット上のワークの加工を実行する指示、残材リフタに対して加工禁止パレット上の残材の持ち上げを実行する指示、及び、ローダに対して加工禁止パレットから製品の搬送を実行しかつ加工禁止パレットに加工前のワークを搬送する指示を出さなくてもよい。

また、制御部は、期間設定部を備え、期間設定部に設定された期間内では、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合に加工禁止パレットと残った加工パレットとをレーザ加工機内外に入れ換えさせ、期間設定部に設定された期間外では、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合にシステムの稼働を停止させてもよい。また、制御部は、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合に警報を発するように指示してもよい。

本発明に係る加工システムの制御方法は、ワークにレーザ光を照射して製品を切り出す切断加工を行うレーザ加工機と、ワークを載置可能な２つの加工パレットと、２つの加工パレットをそれぞれ保持して、一方の加工パレットをレーザ加工機内に配置し、他方の加工パレットをレーザ加工機外に配置し、これら２つの加工パレットを相互に入れ換えるパレットチェンジャと、レーザ加工機の外に配置されて、加工パレット上の加工後のワークの製品以外の部分である残材を持ち上げる残材リフタと、残材リフタで持ち上げられた残材から下面側にぶら下がる製品の有無を検出するセンサと、残材が取り除かれた加工パレット上の製品を搬送し、又は加工前のワークを加工パレットに搬送するローダと、を備え、２つの加工パレットをレーザ加工機内外に入れ換えることにより、加工パレット上のワークをレーザ加工機内で切断加工すると共に、レーザ加工機外で加工パレットに対してワークを搬送する加工システムの制御方法であって、レーザ加工機、パレットチェンジャ、残材リフタ、及びローダを制御する制御部は、センサにより、残材からぶら下がる製品の有無を検出することと、センサにより、残材からぶら下がった製品を検出した場合に、残材リフタで持ち上げている残材を加工パレットに下ろして加工禁止パレットとすることと、加工禁止パレットと残った加工パレットとをレーザ加工機内外に入れ換えてレーザ加工機による切断加工を継続することと、を実行させる。

本発明に係る加工システム及び加工システムの制御方法によれば、製品のぶら下がりが検出された加工パレットは、一旦持ち上げられた残材がそのまま加工パレット上に戻され、加工禁止パレットとしてレーザ加工機内に再度投入される。これにより、複数の加工パレットを用いた稼働において、正常な他の加工パレットではワークの加工を継続して行うため、夜間等の自動運転時においてワークの加工を継続して行うことで、ワークの加工効率が大幅に低下するのを抑制することができる。

また、センサが、残材の下面と平行又はほぼ平行に検出光を出射し、かつ残材の下面に沿って走査することによりぶら下がった製品の有無を検出する場合、ぶら下がった製品の有無をより確実に検出できる。また、制御部が、パレットチェンジャに対して加工禁止パレットと残った加工パレットとをレーザ加工機の内外に入れ換える指示を出すが、レーザ加工機に対して加工禁止パレット上のワークの加工を実行する指示、残材リフタに対して加工禁止パレット上の残材の持ち上げを実行する指示、及び、ローダに対して加工禁止パレットから製品の搬送を実行しかつ加工禁止パレットに加工前のワークを搬送する指示を出さない場合、加工禁止パレット上のワークに対して再度レーザ加工機等の各動作が行われることを回避できる。

また、制御部が、期間設定部を備え、期間設定部に設定された期間内では、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合に加工禁止パレットと残った加工パレットとをレーザ加工機内外に入れ換えさせ、期間設定部に設定された期間外では、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合にシステムの稼働を停止させる場合、期間設定部に設定された期間内においてはワークの加工が継続して行われるので、夜間等の時間帯において加工システムが稼働停止することを防止し、ワークの加工効率が大幅に低下することを抑制できる。また、制御部が、センサにより、ぶら下がっている製品を検出した場合に警報を発するように指示する場合、製品のぶら下がりが発生したことを作業者又は管理者等に容易に知らせることができる。

実施形態に係る加工システムの一例を示す平面図である。 図１に示す加工システムの側面図である。 制御部の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る加工システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、上段の加工パレットに加工前のワークを載置した図、（Ｂ）は、２つの加工パレットを下降させた図である。 （Ａ）は、パレットチェンジャで下段の加工パレットを上段に移動させた図、（Ｂ）は、加工パレット上の残材を残材リフタで保持した図である。 （Ａ）は、残材リフタで残材を持ち上げてセンサから検出光を出射した図、（Ｂ）は、検出光を残材の下面に沿って走査する図である。 （Ａ）は、センサで製品のぶら下がりを検出した図、（Ｂ）は、残材リフタが残材を加工パレットに戻して上昇した図である。 （Ａ）は、上段の加工禁止パレットを下降させた図、（Ｂ）は、加工禁止パレットが排出された図である。 （Ａ）は、上段の加工パレットからローダで製品を搬送する図、（Ｂ）は、加工前のワークを載置した上段の加工パレットを下降させた図である。 パレットチェンジャで下段の加工禁止パレットを上段に移動させた図である。

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座標系において、Ｘ方向は、レーザ加工機２に対して加工前のワークＷを載置した加工パレット５を搬入する方向、又は加工後のワークＷを載置した加工パレット５を排出する方向である。また、Ｘ方向およびＹ方向は、いずれも水平方向であり、Ｚ方向は、上下方向（鉛直方向）である。ＸＹＺの各方向において、矢印が向いた側を＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称す。

図１は、実施形態に係る加工システム１の一例を示す平面図である。図２は、図１に示す加工システム１の側面図である。図２において、後述する製品パレット６は記載を省略している。加工システム１は、図１及び図２に示すように、レーザ加工機２と、ローダ３と、素材パレット４と、２つの加工パレット５と、製品パレット６と、パレットチェンジャ７と、残材リフタ８と、残材パレット９と、制御部１０と、センサ１１とを備える。

レーザ加工機２は、加工領域に配置された加工パレット５上のワークＷに対してレーザ光Ｌを照射し、ワークＷの所定部分に対して切断加工（レーザ加工）を施す。レーザ加工機２は、図１及び図２に示すように、レーザヘッドＨと、不図示のヘッド駆動部とを備える。レーザヘッドＨ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Ｌ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２は、高速で切断加工を行うことが可能である。

不図示のヘッド駆動部は、レーザヘッドＨをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させる。レーザヘッドＨは、このヘッド駆動部により移動しながらレーザ光Ｌを射出してワークＷの切断加工を行う。ワークＷは、レーザ光Ｌによる切断加工によって、複数の製品Ｗａと、残材Ｗｂ（残材Ｗｂを、例えば、スケルトン、製品Ｗａの周辺部分ともいう）とに切り分けられる。上述した加工パレット５は、切断加工により切り分けられた製品Ｗａ及び残材Ｗｂを載置したまま移動可能である。

ローダ３は、図１及び図２に示すように、２本のＹレール１５と、Ｙレール１５上をそれぞれ走行可能な２台の走行台車１６と、２台の走行台車１６にそれぞれ設けられる２本の支柱１６ａと、２本の支柱１６ａの上端に設けられるＸレール１８と、移載装置１７とを備える。２本の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）に延びて配置される。２台の走行台車１６は、不図示の駆動部により、それぞれＹレール１５に沿って移動する。２本の支柱１６ａは、走行台車１６のそれぞれから＋Ｚ方向（上方）に延びて設けられている。Ｘレール１８は、２本の支柱１６ａの上端を連結するように、Ｘ方向に延びて設けられる。Ｘレール１８の−Ｘ側は、支柱１６ａの上端から−Ｘ方向に延びて設けられている。

Ｘレール１８は、加工システム１のうち、素材パレット４からパレットチェンジャ７までの範囲にわたって設けられている。Ｘレール１８は、走行台車１６がＹレール１５に沿って移動することにより、Ｙ方向に移動可能である。移載装置１７は、Ｘレール１８に設けられる。従って、Ｘレール１８がＹ方向に移動することにより移載装置１７もＹ方向に移動する。移載装置１７は、Ｘ移動体１９と、Ｚ移動体２０と、吸着ヘッド２１とを備えている。Ｘ移動体１９は、不図示の駆動部によりＸレール１８に沿って移動可能である。Ｚ移動体２０は、Ｘ移動体１９に設けられ、不図示の駆動部により上下方向（Ｚ方向）に昇降する。吸着ヘッド２１は、Ｚ移動体２０の下端に設けられ、吸着ヘッド２１は、下面（−Ｚ側の面）に複数の吸着部２２を備える。吸着部２２は、ワークＷ、製品Ｗａを吸着可能である。

ローダ３は、Ｘレール１８のＹ方向への移動、Ｘ移動体１９、及びＺ移動体２０により、吸着ヘッド２１をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させることができる。これにより、ローダ３は、素材パレット４に載置された加工前のワークＷを、吸着ヘッド２１の吸着部２２によって吸着し、加工パレット５上まで搬送して、この加工パレット５にワークＷを載置することができる。なお、ローダ３は、加工パレット５上にワークＷを載置する際、例えば、加工パレット５の上方に設けられた不図示の位置決め装置により、一旦ワークＷを位置決めしてから加工パレット５上に載置してもよい。

また、ローダ３は、加工パレット５上に載置された製品Ｗａを吸着部２２によって吸着し、製品パレット６上まで搬送して、この製品パレット６にワークＷを載置することができる。なお、吸着部２２は、例えば、複数の製品Ｗａを１回で吸着して搬送してもよいし、製品Ｗａを１つずつ吸着して搬送してもよい。ローダ３は、加工パレット５上の複数の製品Ｗａを仕分けして製品パレット６に搬送する。

ローダ３は、後述する残材リフタ８によって加工後のワークＷから残材Ｗｂを除去し、上記のように加工パレット５上に残った製品Ｗａを吸着して搬送するが、これに限定されない。例えば、加工後のワークＷが加工パレット５上に載置した状態で、このワークＷから製品Ｗａを吸着して抜き取って搬送してもよい。ローダ３は、加工パレット５で吸着した製品Ｗａを製品パレット６上へ移載するといった動作を繰り返して行う。ローダ３は、製品パレット６において、製品Ｗａごとに分けて載置し、同一の製品Ｗａの場合は重ねて載置する。これにより、製品パレット６上には、製品Ｗａごとに仕分けされて積載される。

なお、ローダ３は、上記した構成に限定されない。例えば、ローダ３は、加工パレット５に加工前のワークＷを搬送する構成と、加工パレット５から製品Ｗａを製品パレット６に搬送する構成とが異なってもよい。また、加工システム１は、不図示のストッカを有してもよい。ストッカは、例えば、複数の素材パレット４等を収容可能な複数の保管棚と、パレット移載機構とを備える。複数の保管棚は、例えば、上下方向（Ｚ方向）に配列されている。パレット移載機構は、複数の保管棚から所望の素材パレット４を取り出して、図１に示す位置に素材パレット４は配置させる。

素材パレット４は、ローダ３の吸着ヘッド２１がアクセス可能な位置に配置される。また、素材パレット４は、複数の加工前のワークＷを積層した状態で載置している。従って、ローダ３の吸着部２２は、素材パレット４に載置された最上段のワークＷを吸着して加工パレット５に搬送することになる。

２つの加工パレット５は、不図示の駆動部により、それぞれワークＷを載置してレーザ加工機２の内外に移動可能である。加工パレット５は、加工前のワークＷを載置してレーザ加工機２内に搬入され、加工後のワークＷを載置してレーザ加工機２外に排出される。レーザ加工機２から排出された加工パレット５は、パレットチェンジャ７に配置される。加工パレット５は、複数の車輪を備え、レーザ加工機２の内外にわたって設置されたレール２８に沿って移動可能である。加工パレット５（及びワークＷ）は、Ｚ方向から見た平面形状が概ね矩形であり、移動方向（Ｘ方向）における長さが、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、ベースプレート３１の上面において、Ｘ方向に所定の間隔で並んで設けられている。複数の支持プレート３２それぞれは、鋸歯状の上端部を有する。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。これにより、レーザ光Ｌの熱によりワークＷと支持プレート３２との溶着部分を減らすことができる。なお、加工パレット５は、上記した構成に限定されず、ワークＷを載置して移動可能な任意の構成を適用することができる。

製品パレット６は、上記したように加工パレット５からローダ３により搬送される製品Ｗａを載置する。製品パレット６は、素材パレット４と同一の形状が用いされる。素材パレット４と製品パレット６とを同一形状とすることにより、パレットの汎用性を高めることができる。

パレットチェンジャ７は、２つの加工パレット５のうち、一方の加工パレット５をレーザ加工機２内に配置し、他方の加工パレット５をレーザ加工機２外に配置し、これら２つの加工パレット５を相互に入れ換える。パレットチェンジャ７は、レーザ加工機２の＋Ｘ側に隣接して配置され、レール２８によりレーザ加工機２との間で加工パレット５が移動する。パレットチェンジャ７は、レーザ加工機２から排出される加工パレット５を下段側に受け入れ、ローダ３によりワークＷが載置される加工パレット５を上段側に配置する。パレットチェンジャ７は、上段の加工パレット５を下降させてレール２８に接続させ、加工前のワークＷを載置した加工パレット５をレーザ加工機２に搬入可能とする。

また、パレットチェンジャ７は、下段の加工パレット５を上昇させて上段に移動させる。これにより、ローダ３は、上段に移動した加工パレット５から製品Ｗａを吸着して搬送可能となる。なお、加工パレット５を昇降させる構成は任意であり、各種構成を適用することができる。

残材リフタ８は、加工後のワークＷが載置された加工パレット５から、ワークＷのうちの残材Ｗｂを持ち上げる。残材リフタ８は、ワークＷの端部を把持する機構、及び把持した部分を昇降させる機構を有しており、パレットチェンジャ７により上段に配置された加工パレット５に載置された加工後のワークＷの端部を把持して持ち上げる。残材Ｗｂが持ち上げられることにより、加工パレット５上には製品Ｗａが残ることになる。なお、残材リフタ８により残材Ｗｂを持ち上げる際、ワークＷの下面側から製品Ｗａを吸着して、加工パレット５上に製品Ｗａが残りやすくさせてもよい。なお、残材リフタ８は、ワークＷの端部を把持する構成に代えて、ワークＷのうち残材Ｗｂ部分を上面側から吸着する構成であってもよい。

センサ１１は、残材リフタ８で持ち上げられた残材Ｗｂから下面側にぶら下がる製品Ｗａの有無を検出する。センサ１１は、残材Ｗｂの下面と平行又はほぼ平行に検出光ＤＬ（図２参照）を出射し、かつ残材Ｗｂの下面に沿って走査することによりぶら下がった製品Ｗａの有無を検出する。センサ１１は、例えば、検出光ＤＬを出射する出射系と、検出光ＤＬの反射光を検出する検出系とを有する。センサ１１は、検出系により反射光が検出された場合、反射光の光量に応じた検出信号を生成し、生成した検出信号を制御部１０に送信する。反射光の光量が小さい場合は、ぶら下がった製品Ｗａでない箇所で反射した可能性が高い。従って、センサ１１は、検出系で検出した反射光の光量が所定の閾値を超えた場合に、残材Ｗｂからぶら下がる製品Ｗａがあるとした検出信号を制御部１０に送信してもよい。

また、加工システム１は、アラーム機器１２を有する。アラーム機器１２は、例えば、センサ１１により残材Ｗｂから製品Ｗａのぶら下がりを検出した場合に、制御部１０から指示されて、建屋内等に設置されたスピーカ等からの音声、作業者等が所有する携帯端末等の振動、レーザ加工機２等に設けられたランプの点灯による光、などの警報を発する。なお、アラーム機器１２は、加工システム１外に設けられてもよい。例えば、制御部１０から上位コントローラに警報を発すべき信号が送られて、上位コントローラから加工システム１外のアラーム機器を用いて警報を発してもよい。

制御部１０は、加工システム１を統括して制御する。制御部１０は、不図示の演算処理装置、及び記憶装置を有している。図３は、制御部１０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、制御部１０は、レーザ加工機制御部５１と、パレットチェンジャ制御部５２と、ローダ制御部５３と、リフタ制御部５４と、期間設定部５５と、ストッカ制御部５６と、判定部５７により構成されている。制御部１０は、上記した各制御部の集合であるが、これに限定されず、１つの制御部で上記した２つ以上の制御部を共用させてもよい。

レーザ加工機制御部５１は、レーザ加工機２の動作を制御する。レーザ加工機２は、レーザ加工機制御部５１の指示により、記憶装置等から加工プログラム読み出し、この加工プログラムに従ってレーザヘッドＨを動作させる。この動作により、レーザ加工機２は、レーザ光ＬでワークＷの一部を切断して製品Ｗａを形成する。また、レーザ加工機２は、レーザ加工機制御部５１の指示により、搬入された加工パレット５に載置されるワークＷに対して加工を行うことなく、そのまま加工パレット５を排出することが可能である。

パレットチェンジャ制御部５２は、パレットチェンジャ７の動作を制御する。パレットチェンジャ７は、パレットチェンジャ制御部５２の指示により、パレットチェンジャ７内に配置される加工パレット５を上昇または下降させる。ローダ制御部５３は、ローダ３の動作を制御する。ローダ３は、ローダ制御部５３の指示により、素材パレット４から加工前のワークＷを加工パレット５に搬送し、又は、加工パレット５から加工後のワークＷにおける製品Ｗａを製品パレット６に搬送する。

リフタ制御部５４は、残材リフタ８の動作を制御する。残材リフタ８は、リフタ制御部５４の指示により、加工パレット５に載置された加工後のワークＷから残材Ｗｂを保持して持ち上げ、残材パレット９に搬送する。また、残材リフタ８は、リフタ制御部５４の指示により、持ち上げた残材Ｗｂを加工パレット５に戻すことが可能である。期間設定部５５は、残材Ｗｂからぶら下がっている製品Ｗａを検出した場合に、加工システム１の稼働を継続する期間を設定する。このような期間としては、例えば、オペレータが不在で自動運転が行われる夜間又は休日等の期間、あるいはオペレータが設定する特定の期間が挙げられる。判定部５７は、製品Ｗａのぶら下がりを検出した場合、検出したタイミングが期間設定部５５で設定された期間内かを判定する。

ストッカ制御部５６は、加工システム１が上記した不図示のストッカを備える場合、このストッカの動作を制御する。ストッカは、ストッカ制御部５６からの指示により、複数の加工前のワークＷを載置した素材パレット４を、図１に示す位置に供給する。なお、加工システム１がストッカを備えない場合、制御部１０においてストッカ制御部５６は設けられない。

また、本実施形態において、センサ１１が残材Ｗｂからぶら下がっている製品Ｗａを検出した場合、期間設定部５５により期間が設定され、かつ検出したタイミングがその期間内であると判定部５７により判定されると、リフタ制御部５４（制御部１０）は、残材リフタ８で持ち上げている残材Ｗｂを加工パレット５に下ろすように指示する。また、パレットチェンジャ制御部５２は、残材Ｗｂを戻した加工パレット５を加工禁止パレット５Ｐ（図８（Ｂ）等参照）として設定する。

この場合、パレットチェンジャ制御部５２は、既に加工を終えたワークＷを載置した加工パレット５がレーザ加工機２内に存在する場合、加工禁止パレット５Ｐとレーザ加工機２内の加工パレット５とを入れ換えるよう指示する。また、パレットチェンジャ制御部５２は、レーザ加工機２内に加工パレット５を搬入する際（搬入前、搬入中、又は搬入後のいずれであってもよい）、加工パレット５に載置したワークＷに対して切断加工を実施するか否かの信号をレーザ加工機制御部５１に供給する。

従って、パレットチェンジャ制御部５２は、加工禁止パレット５Ｐではない加工パレット５をレーザ加工機２に搬入する場合、加工パレット５に載置されたワークＷの加工を行う信号をレーザ加工機制御部５１に供給する。レーザ加工機制御部５１は、ワークＷの加工を行う信号を受けて、レーザ加工機２にワークＷの切断加工を実行するように指示する。また、パレットチェンジャ制御部５２は、レーザ加工機２に加工禁止パレット５Ｐを搬入する場合、加工禁止パレット５Ｐに載置されるワークＷの加工を行わない信号をレーザ加工機制御部５１に供給する。レーザ加工機制御部５１は、ワークＷの加工を行わない信号を受けて、加工禁止パレット５Ｐに載置されたワークＷに対して切断加工を実行せずに加工禁止パレット５Ｐを排出するようにレーザ加工機２に指示する。

また、パレットチェンジャ制御部５２は、加工禁止パレット５Ｐについて、リフタ制御部５４に対しては残材Ｗｂの持ち上げを実行しない信号を供給し、ローダ制御部５３に対しては製品Ｗａの搬送を行わない信号を供給する。これにより、加工禁止パレット５Ｐがレーザ加工機２から排出されて、パレットチェンジャ７の上段に配置されたときでも、リフタ制御部５４は、残材Ｗｂの持ち上げを実行しない信号を受けて、残材リフタ８に対して残材Ｗｂの持ち上げを実行する指示を出さない。また、ローダ制御部５３は、製品Ｗａの搬送を行わない信号を受けて、加工禁止パレット５Ｐから製品Ｗａの搬送を実行する指示を出さない。

また、本実施形態において、センサ１１が残材Ｗｂからぶら下がっている製品Ｗａを検出した場合、期間設定部５５により期間が未設定のとき、又は、期間設定部５５により期間が設定されているが検出のタイミングが期間外であると判定部５７により判定されると、制御部１０は、加工システム１の稼働を停止させるように指示してもよい。さらに、制御部１０は、加工システム１の稼働停止を指示した後、アラーム機器１２に対して警報を発するように指示してもよい。

次に、上記した加工システム１に基づき、実施形態に係る加工システムの制御方法について説明する。図４は、実施形態に係る加工システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。図５から図１１は、それぞれ実施形態に係る加工システム１の動作を示す図である。なお、図４のフローチャートを説明するに際して、適宜、図１から図３の内容を参照する。

まず、図５（Ａ）には示されていないが、レーザ加工機２内には、２つの加工パレット５のうち、ワークＷを載置した一方の加工パレット５Ａが搬入されている。また、図５（Ａ）に示すように、パレットチェンジャ７の上段側には、２つの加工パレット５のうち他方の加工パレット５Ｂが配置されている。なお、２つの加工パレット５は、それぞれ第１の加工パレット５Ａ、第２の加工パレット５Ｂである。（第１の）加工パレット５Ａ上のワークＷは、レーザ加工機２により切断加工を施され、製品Ｗａと残材Ｗｂとに切り分けられる。加工後のワークＷを保持した加工パレット５Ａは、レール２８を走行してレーザ加工機２からパレットチェンジャ７の下段側に排出される。また、加工パレット５Ａがパレットチェンジャ７に排出されるまでの間に、図５（Ａ）に示すように、パレットチェンジャ７の上段側に配置された（第２の）加工パレット５Ｂには、ローダ３により、素材パレット４から搬送された加工前のワークＷが載置される。

次に、図５（Ｂ）に示すように、パレットチェンジャ７に配置された加工パレット５Ａ及び加工パレット５Ｂをそれぞれ下方に移動させ、加工パレット５Ｂの高さをレール２８の高さ位置に合わせる。この場合、加工パレット５Ａは、レール２８に対して下方に退避した状態となる。続いて、加工パレット５Ｂは、レール２８に沿ってレーザ加工機２内に搬入される。レーザ加工機２内では、加工パレット５Ａと同様に、加工パレット５Ｂに載置されたワークＷに対してレーザ光Ｌによる切断加工が施される。

次に、図６（Ａ）に示すように、パレットチェンジャ７は、下段側の加工パレット５Ａを上段側に上昇させる。このとき、パレットチェンジャ７の下段側は、レール２８に接続された状態となる。加工パレット５Ａを上昇させた後、図６（Ｂ）に示すように、残材リフタ８は、ワークＷの端部（残材Ｗｂ）を把持する。続いて、残材リフタ８は、上昇して、加工パレット５に載置された加工後のワークＷのうち残材Ｗｂを加工パレット５から持ち上げる（ステップＳ０１）。このとき、ワークＷの下面側から製品Ｗａを吸着しておき、製品Ｗａを残材Ｗｂから分離させやすくしてもよい。

ステップＳ０１により、図７（Ａ）に示すように、加工後のワークＷは、製品Ｗａと残材Ｗｂとに分離され、残材Ｗｂが持ち上げられる一方、製品Ｗａが加工パレット５Ａ上に残った状態となる。残材Ｗｂを持ち上げた後、図７（Ａ）に示すように、センサ１１により残材Ｗｂの下面側に検出光ＤＬを照射する（ステップＳ０２）。センサ１１は、図７（Ｂ）に示すように、センサ１１を中心として検出光ＤＬを左右に振ることにより、残材Ｗｂの下面に沿って検出光ＤＬを走査する。センサ１１は、その反射光を検出して、その検出信号を制御部１０に送信する。

制御部１０は、センサ１１からの検出信号に基づいて、残材Ｗｂからぶら下がった製品Ｗａの有無を検出する（ステップＳ０３）。制御部１０は、反射光が検出されなかった旨の検出信号、又は反射光が所定の閾値に達しない旨の検出信号がセンサ１１から送信された場合、残材Ｗｂからぶら下がった製品Ｗａが存在しないと判定する（ステップＳ０３のＮＯ）。この場合、残材リフタ８は、持ち上げた残材Ｗｂを残材パレット９に搬送する。これにより、加工パレット５Ａ上から残材Ｗｂが除去される（ステップＳ０４）。ステップＳ０４で残材Ｗｂを除去した後、ローダ３は、加工パレット５Ａに残った製品Ｗａを製品パレット６へ搬送して載置する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５の後、ローダ３は、新たな加工前のワークＷを加工パレット５Ａに載置する（ステップＳ０６）。

また、図８（Ａ）に示すように、残材Ｗｂから製品Ｗａがぶら下がっている場合、センサ１１から照射される検出光ＤＬが製品Ｗａで反射され、反射光としてセンサ１１に戻ってくる。センサ１１は、この反射光を検出系で検出し、反射光を検出した旨（又は反射光が所定の閾値を超えた旨）の検出信号を制御部１０に送信する。この検出信号を受信した制御部１０は、残材Ｗｂからぶら下がった製品Ｗａが存在すると判断する（ステップＳ０３のＹＥＳ）。製品Ｗａのぶら下がりは、切断加工による切断不良、又は切断後の残材Ｗｂの収縮による製品Ｗａの保持などにより生じる。

制御部１０は、ぶら下がった製品Ｗａが存在すると判断した場合、センサ１１による検出のタイミング（又は検出時刻）が、期間設定部５５により設定された期間内か否かを判定部５７により判定する（ステップＳ０７）。制御部１０の判定部５７が、設定された期間内であると判定した場合（ステップＳ０７のＹＥＳ）、残材リフタ８は、制御部１０の指示により、持ち上げている残材Ｗｂを加工パレット５Ａ上に戻す（ステップＳ０８）。これにより、一旦持ち上げられた残材Ｗｂは、そのまま加工パレット５Ａ上に載置される。続いて、制御部１０は、残材Ｗｂを下ろした加工パレット５Ａを加工禁止パレット５Ｐとして設定する（ステップＳ０９）。

また、制御部１０は、ローダ３に対して加工禁止パレット５Ｐから製品Ｗａの搬送を実行する指示を出さず、さらに加工禁止パレット５Ｐに加工前のワークＷを搬送する指示を出さない。これにより、加工禁止パレット５Ｐは、製品Ｗａ及び残材Ｗｂが載置された状態となる。なお、加工禁止パレット５Ｐは、ぶら下がっていた製品Ｗａを含めて残材Ｗｂが載置されており、製品Ｗａと残材Ｗｂとが一部重なった状態になることも予想される。

ステップＳ０９の後、加工システム１は、制御部１０の指示により、加工禁止パレット５Ｐに製品Ｗａ及び残材Ｗｂを載置したまま稼働を継続する（ステップＳ１０）。すなわち、レーザ加工機２から加工後のワークＷを載置した加工パレット５Ｂがパレットチェンジャ７の下段側に排出された後、図９（Ａ）に示すように、パレットチェンジャ７は、加工禁止パレット５Ｐ及び加工パレット５Ｂをそれぞれ下方に移動させ、加工禁止パレット５Ｐの高さをレール２８の高さ位置に合わせて、加工禁止パレット５Ｐをレーザ加工機２内に搬入する。

レーザ加工機２は、制御部１０の指示により、加工禁止パレット５Ｐに載置されたワークＷ（製品Ｗａ及び残材Ｗｂ）に対してレーザ光Ｌによる切断加工を実行しない。続いて、図９（Ｂ）に示すように、パレットチェンジャ７は、加工パレット５Ｂを上昇させた後、下段側に加工禁止パレット５Ｐがそのまま排出される。

その後、加工後のワークＷを載置した加工パレット５Ｂに対して、製品Ｗａのぶら下がりが検出されない場合に残材リフタ８により残材Ｗｂが除去され、図１０（Ａ）に示すように、ローダ３は、加工パレット５Ｂに残った製品Ｗａを吸着して製品パレット６に搬送して載置する。続いて、ローダ３は、新たな加工前のワークＷを素材パレット４から加工パレット５Ｂに搬送して載置する。続いて、図１０（Ｂ）に示すように、パレットチェンジャ７は、加工パレット５Ｂ及び加工禁止パレット５Ｐをそれぞれ下方に移動させ、加工パレット５Ｂの高さをレール２８の高さ位置に合わせて、加工パレット５Ｂをレーザ加工機２内に搬入する。

レーザ加工機２は、加工パレット５Ｂに載置されたワークＷに対してレーザ光Ｌによる切断加工が施される。このように、一方の加工パレット５Ａが加工禁止パレット５Ｐとなった場合であっても、他方の加工パレット５Ｂを用いてワークＷの切断加工を継続して行うことができる。

なお、加工パレット５Ｂをレーザ加工機２内に搬入した後、図１１に示すように、パレットチェンジャ７は、下段側の加工禁止パレット５Ｐを上昇させる。その後、制御部１０からの指示により、残材リフタ８は、加工禁止パレット５Ｐ上の残材Ｗｂの持ち上げを実行しない。また、残材Ｗｂの持ち上げが実行されないので、センサ１１の動作（検出光ＤＬの出射）も実行されない。これにより、加工禁止パレット５Ｐに対しては残材Ｗｂの持ち上げ等の不要な動作が実行されず、加工システム１の稼働コストが上昇するのを抑制することができる。パレットチェンジャ７により加工禁止パレット５Ｐが上段側に配置された後は、上記したステップＳ１０以降の動作が繰り返して行われる。

また、図４に示すフローチャートの上記ステップＳ０７において、制御部１０は、設定された期間外であると判定部５７により判定した場合（ステップＳ０７のＮＯ）、加工システム１の稼働を停止させ、アラーム機器１２に対して警報を発するように指示する（ステップＳ１１）。作業者が駐在する昼間の時間帯などでは、警報により作業者に加工システム１の不具合を容易に通知することができ、さらに、加工システム１の稼働が停止しているので、作業者により不具合の改善を早期に行うことができる。

制御部１０は、基本的には、レーザ加工機２に対して加工パレット５上のワークＷの加工を実行する指示、残材リフタ８に対して加工パレット５上の残材Ｗｂの持ち上げを実行する指示、及び、ローダ３に対して加工パレット５から製品Ｗａの搬送を実行しかつ加工パレット５に加工前のワークＷを搬送する指示を出す。ただし、加工禁止パレット５Ｐが設定されると、制御部１０は、上記した指示を出さない。

以上のように、本実施形態に係る加工システム１及び加工システムの制御方法によれば、製品Ｗａのぶら下がりが検出された加工パレット５は、一旦持ち上げられた残材Ｗｂがそのまま加工パレット５上に戻され、加工禁止パレット５Ｐとしてレーザ加工機２内に再度投入される。これにより、複数の加工パレット５を用いた稼働において、正常な他の加工パレット５（上記した実施形態では加工パレット５Ｂ）を用いてワークＷの切断加工を継続して行うため、夜間等の自動運転時においてワークＷの切断加工が中断することなく、ワークＷの加工効率が大幅に低下するのを抑制することができる。

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。例えば、上記した実施形態では、一方の加工パレット５Ａが加工禁止パレット５Ｐとなる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、加工パレット５Ａ、５Ｂの双方が加工禁止パレット５Ｐとなった場合、制御部１０は、加工システム１の稼働を停止させてもよい。さらに、制御部１０は、加工システム１の稼働を停止させる場合に、例えば、加工システム１から離れた遠隔地のアラーム機器１２に対して警報を発するように指示してもよい。

また、上記した実施形態では、センサ１１は検出光ＤＬを回転方向に振って走査する構成を例に挙げて説明しているが、この形態に限定されない。センサ１１として、製品Ｗａのぶら下がりを検出可能な非接触式又は接触式のセンサを使用することができる。例えば、接触式のセンサ１１としては、例えば、接触子を残材Ｗｂの下面側に沿って移動させ、ぶら下がった製品Ｗａに接触子が接触することにより製品Ｗａのぶら下がりを検出するようなセンサが用いられてもよい。

Ｈ・・・レーザヘッド
Ｌ・・・レーザ光
Ｗ・・・ワーク
ＤＬ・・・検出光
Ｗａ・・・製品
Ｗｂ・・・残材
１・・・加工システム
２・・・レーザ加工機
３・・・ローダ
４・・・素材パレット
５，５Ａ，５Ｂ・・・加工パレット
５Ｐ・・・加工禁止パレット
６・・・製品パレット
７・・・パレットチェンジャ
８・・・残材リフタ
９・・・残材パレット
１０・・・制御部
１１・・・センサ
１２・・・アラーム機器
５１・・・レーザ加工機制御部
５２・・・パレットチェンジャ制御部
５３・・・ローダ制御部
５４・・・リフタ制御部
５５・・・期間設定部
５６・・・ストッカ制御部

Claims (6)

1. ワークにレーザ光を照射して製品を切り出す切断加工を行うレーザ加工機と、
   ワークを載置可能な２つの加工パレットと、
   前記２つの加工パレットをそれぞれ保持して、一方の加工パレットを前記レーザ加工機内に配置し、他方の加工パレットを前記レーザ加工機外に配置し、これら２つの加工パレットを相互に入れ換えるパレットチェンジャと、
   前記レーザ加工機の外に配置されて、加工パレット上の加工後のワークの前記製品以外の部分である残材を持ち上げる残材リフタと、
   前記残材リフタで持ち上げられた前記残材から下面側にぶら下がる前記製品の有無を検出するセンサと、
   前記残材が取り除かれた加工パレット上の前記製品を搬送し、又は加工前のワークを加工パレットに搬送するローダと、
   前記レーザ加工機、前記パレットチェンジャ、前記残材リフタ、及び前記ローダを制御する制御部と、を備え、
   前記２つの加工パレットを前記レーザ加工機内外に入れ換えることにより、加工パレット上のワークを前記レーザ加工機内で切断加工すると共に、前記レーザ加工機外で加工パレットに対してワークを搬送する加工システムであって、
   前記制御部は、前記センサにより、ぶら下がっている前記製品を検出した場合に、前記残材リフタで持ち上げている前記残材を前記加工パレットに下ろすように指示してこの加工パレットを加工禁止パレットとし、前記加工禁止パレットと残った加工パレットとを前記レーザ加工機内外に入れ換えて前記レーザ加工機による切断加工を継続させる、加工システム。
2. 前記センサは、前記残材の下面と平行又はほぼ平行に検出光を出射し、かつ前記残材の下面に沿って走査することによりぶら下がった前記製品の有無を検出する、請求項１に記載の加工システム。
3. 前記制御部は、前記パレットチェンジャに対して前記加工禁止パレットと残った加工パレットとを前記レーザ加工機の内外に入れ換える指示を出すが、前記レーザ加工機に対して前記加工禁止パレット上のワークの加工を実行する指示、前記残材リフタに対して前記加工禁止パレット上の前記残材の持ち上げを実行する指示、及び、前記ローダに対して前記加工禁止パレットから前記製品の搬送を実行しかつ前記加工禁止パレットに加工前のワークを搬送する指示を出さない、請求項１又は請求項２に記載の加工システム。
4. 前記制御部は、期間設定部を備え、
   前記期間設定部に設定された期間内では、前記センサにより、ぶら下がっている前記製品を検出した場合に前記加工禁止パレットと残った加工パレットとを前記レーザ加工機内外に入れ換えさせ、
   前記期間設定部に設定された期間外では、前記センサにより、ぶら下がっている前記製品を検出した場合にシステムの稼働を停止させる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加工システム。
5. 前記制御部は、前記センサにより、ぶら下がっている前記製品を検出した場合に警報を発するように指示する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の加工システム。
6. ワークにレーザ光を照射して製品を切り出す切断加工を行うレーザ加工機と、
   ワークを載置可能な２つの加工パレットと、
   前記２つの加工パレットをそれぞれ保持して、一方の加工パレットを前記レーザ加工機内に配置し、他方の加工パレットを前記レーザ加工機外に配置し、これら２つの加工パレットを相互に入れ換えるパレットチェンジャと、
   前記レーザ加工機の外に配置されて、加工パレット上の加工後のワークの前記製品以外の部分である残材を持ち上げる残材リフタと、
   前記残材リフタで持ち上げられた前記残材から下面側にぶら下がる前記製品の有無を検出するセンサと、
   前記残材が取り除かれた加工パレット上の前記製品を搬送し、又は加工前のワークを加工パレットに搬送するローダと、を備え、
   前記２つの加工パレットを前記レーザ加工機内外に入れ換えることにより、加工パレット上のワークを前記レーザ加工機内で切断加工すると共に、前記レーザ加工機外で加工パレットに対してワークを搬送する加工システムの制御方法であって、
   前記レーザ加工機、前記パレットチェンジャ、前記残材リフタ、及び前記ローダを制御する制御部は、
   前記センサにより、前記残材からぶら下がる前記製品の有無を検出することと、
   前記センサにより、前記残材からぶら下がった製品を検出した場合に、前記残材リフタで持ち上げている前記残材を加工パレットに下ろして加工禁止パレットとすることと、
   前記加工禁止パレットと残った加工パレットとを前記レーザ加工機内外に入れ換えて前記レーザ加工機による切断加工を継続することと、を実行させる、加工システムの制御方法。

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