JP2021014079A - 搬送位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状の材料を加工制御用データに従って加工装置で加工する場合、材料の端縁を掴んでいると、そのまま加工できない部分ができる。切断装置内で位置決めをした状態で加工をすることができる材料の搬送位置決め装置を提供する。【解決手段】材料１４の搬送方向（矢印Ａ方向）に平行で、所定の間隔を空けて配列された２本以上の支持レール２６と、材料１４の端縁１５を掴んで、支持レール２６の間をこの支持レール２６と平行に往復動する２台以上のハンド２８と、各ハンド２８の往復動作をそれぞれ独立に制御する制御装置２２とを備える。制御装置２２は、加工制御用データ１６により加工装置の動作範囲３４を予測して、その加工制御前もしくは制御中に、いずれかのハンド２８の上記の動作範囲３４への進入を阻止し、もしくは上記の動作範囲３４から待避させる。【選択図】図１

Description

本発明は、住宅用の建材等に使用される板状の材料を、切断したり、金具を取り付けたり、印字をしたりするための加工装置に使用される、材料の搬送位置決め装置に関する。

住宅用の建材等に使用される板状の材料を、プレカットし、印字、穴開け、面取り等の様々な加工を施すために、材料を正確に効率良く位置決めする装置が開発されている（特許文献１）。さらに、材料を切断等の加工場所に搬送して位置決めし、排出するための機構が開発されている（特許文献２）。

特開平２０１２−５１３２０号公報 特許４６６８４８５号公報

原材料から製品を切り出すには、ＣＡＤデータ等から得られた加工制御用データに従って、切断装置を制御する。位置決め装置は、切断処理の直前に板状の材料の端縁を掴んで、指定された位置まで搬送する。その後、切断が開始されると、材料を確実に掴んだまま保持する。ここで、切断加工の前あるいは後の製品に、印字や穴開け加工等の処理を施す。簡単な加工の場合には、切断装置内で位置決めをした状態で、材料を掴んだまま別の加工を施すと効率が良い。しかしながら、材料を掴んだ位置に近い場所に印字加工をしたり穴開け加工をしたりする要求もある。このような加工が多いときは、材料を切断装置から取りだして別の手段で加工をすることになる。本発明はこのような場合でも、切断装置内で位置決めをした状態で加工をすることができる材料の搬送位置決め装置を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

＜構成１＞
板状の材料を加工制御用データに従って加工装置で加工する場合に、上記の板状の材料の端縁を掴んで搬送し、かつ位置決めをするためのものであって、
上記の材料の搬送方向に平行で、所定の間隔を空けて配列された２本以上の支持レールと、
上記の材料の端縁を掴んで、上記の支持レールの間をこの支持レールと平行に往復動する２台以上のハンドと、
各ハンドの往復動作をそれぞれ独立に制御する制御装置とを備え、
上記の制御装置は、上記の加工制御用データにより上記加工装置の動作範囲を予測して、材料を搬送し位置決めをするとともに、その加工制御前もしくは制御中に、いずれかのハンドを選択して上記の動作範囲への進入を阻止し、もしくは上記の動作範囲から待避させるように制御することを特徴とする材料の搬送位置決め装置。

＜構成２＞
上記の制御装置は、2台以上のハンドを、上記の材料の端縁を掴んだ状態で互いに同期させて、上記支持レールの間を往復動させる第１のモードと、いずれかのハンドを選択して、上記の材料の端縁を掴んだ状態を解除して、上記支持レールの間を、その材料の端縁から遠ざかる方向に待避させる第２のモードと、待避している状態のハンドを選択して、上記支持レールの間を、上記の材料の端縁に近づく方向に移動させて、上記の材料の端縁を掴んだ状態に復帰させる第３のモードを組合わせて、上記材料の搬送および位置決め制御を実行することを特徴とする構成１に記載の材料の搬送位置決め装置。

＜構成３＞
上記制御装置は、いずれかのハンドが上記の材料の端縁を掴んだ状態を解除したとき、残りのいずれかのハンドは上記の材料の端縁を掴んだ状態を維持するように制御することを特徴とする構成１または２に記載の材料の搬送位置決め装置。

＜構成４＞
上記の全ての加工装置は、材料の搬送方向と直行する基準線上に配置され、この基準線の方向に往復動し、材料の表面に垂直な方向に上下動するように構成されており、制御装置は、上記ハンドを制御して、材料の加工場所が上記基準線の直下にくるように搬送と位置決め制御を行なうことを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載の材料の搬送位置決め装置。

＜構成５＞
コンピュータを、構成１乃至４のいずれかに記載の制御装置として機能させる搬送位置決め装置用コンピュータプログラム。

＜構成６＞
構成５に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

材料を掴んで搬送するハンドを複数設け、それらを個々に独立させて支持レールに平行に直線的に往復動させるだけで、加工の妨げにならないように材料を掴むハンドを選択したり自由に個別にハンドを待避させることができるので、制御が単純化されるとともに、材料の搬送と位置決めのための機械的な精度も高く維持できる。

実施例1の装置の一例を示す斜視図である。 材料の位置決めと加工処理の動作説明図である。 材料の搬送や切断加工処理の動作説明図である。 実施例２の装置の加工処理の動作説明図である。 実施例３の装置の加工処理の動作説明図である。 本発明の装置を使用するラインの一例の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１（ａ）は搬送位置決め装置１２が材料１４を位置決めした直後の状態を示し、図１（ｂ）は２台のハンド２８が材料１４を掴んだ状態からこれを解放して退避した状態を示している。なお、ここでは、ハンド２８とそれらを駆動する駆動装置とその制御を行う制御装置を含めて搬送位置決め装置１２と呼んでいる。

図１を使用して、実施例１の装置の具体的な構造例と動作を説明する。なお、本発明の搬送位置決め装置１２が使用されるラインは、は、例えば、図６に示すように材料の供給部３８と加工部４０と排出部４２とを備えている。この構成は上記の特許文献２等と同様である。搬送位置決め装置１２は、この装置の加工部４０に対して、材料を搬送し位置決め固定するために使用される。そのため、この搬送位置決め装置１２は加工部４０に隣接して配置される。

この搬送位置決め装置１２は、図１（ａ）に示すように、板状の材料１４を加工制御用データ１６に従って加工装置で加工する場合に、その板状の材料１４の端縁１５を掴んで搬送し、かつ位置決めをする機能を持つ。材料１４は、２本の支持レール２６上を滑らすようにして矢印Ａの方向に搬送される。２本の支持レール２６は、材料１４の搬送方向に平行で、所定の間隔を空けて配列されている。

加工部４０には、この例では、印字装置３２と穿孔装置３６と切断装置１８とが設けられている。切断装置１８は、材料１４を所定の寸法形状に切断加工して製品２０を得て、切れ端２１を切り離す機能を持つ。切れ端２１に相当する部分も加工処理をした製品になる場合もある。印字装置３２は材料１４の指定された箇所に製品番号その他の文字を印刷加工する機能を持つ。穿孔装置３６は、材料１４の指定された箇所に孔開け加工等をするルータ等である。

また、この搬送位置決め装置１２には、例えば、４台のハンド２８が設けられている。ハンド２８は、材料１４の端縁１５を掴んで、支持レール２６の間をこの支持レール２６と平行に往復動する駆動機構を備えている。この駆動機構の駆動部分は図示していないが、例えば、シリンダーやサーボモータ等により構成される。

制御装置２２は、各ハンド２８の駆動機構による往復動作をそれぞれ個々に独立に制御する機能を持つ。この制御装置２２は、さらに、加工制御用データ１６により上記加工装置の印字装置３２や穿孔装置３６や切断装置１８の動作をコンピュータプログラムにより制御する。なお、例えば、加工制御用データの演算処理はサーバコンピュータが実行し、搬送位置決め装置１２や加工装置の動きを直接制御するシーケンサはシーケンサプログラムが実行するが、いずれもコンピュータプログラムにより制御されるものと表現して説明をする。

上記の全ての加工装置は、材料１４の搬送方向（矢印Ａの方向）と直行する基準線Ｂ上に配置され、この基準線の方向に往復動し、材料１４の表面に垂直な方向に上下動するように構成されている。制御装置２２は、各ハンド２８を制御して、材料１４の加工場所が上記の加工装置の直下（基準線の直下）にくるように搬送と位置決め制御を行なう。

このような制御をすると、加工装置の移動制御は基準線に沿う方向と上下方向だけでよい。材料は常にその加工位置を基準線の直下まで移動させるという制御を行えばよい。即ち、材料や加工装置の移動制御と方向が単純化し、駆動系も単純化するので、加工精度を向上させることができる。これで、材料を位置決めして、基準線の方向に横切るように切断する加工ができる。さらに、材料をハンドで送りながら切断装置を基準線の方向に移動させて材料を斜めに切断することもできる。

ここで、例えば、印字装置３２が材料１４の端縁１５付近に印刷をする場合には、一部のハンド２８が邪魔になる。そこで、制御装置２２は、印字装置３２の動作範囲３４を予測して、いずれかのハンド２８をその動作範囲３４から待避させるように制御する。

例えば、製品２０の搬送を開始する加工制御前に、該当するハンド２８を選択して移動させないように、即ち、上記の動作範囲３４への進入を阻止するように制御する。また、あるいは、製品２０の搬送位置決め制御の完了後の、印字装置３２の動作が開始される直前に、図１（ｂ）の例では、２台のハンド２８を上記の動作範囲３４から待避させるように制御する。いずれの動作も、ここでは待避動作ということにする。

例えば、制御装置２２は、上記の４台のハンド２８を、３種類のモードで制御し、それらのモードを組合わせて、材料１４の搬送および位置決め制御を実行する。第１のモードでは、４台のハンド２８を、材料１４の端縁１５を掴んだ状態で互いに同期させて、一斉に支持レール２６の間を往復動させる。同期させるというのは、同時に同方向に同じ速度で動くことを意味する。

第２のモードでは、いずれかのハンド２８を選択して、材料の端縁１５を掴んだ状態を解除して、支持レール２６の間を、その材料の端縁１５から遠ざかる方向に待避させる。先に説明したように、選択したハンド２８を残して残りのハンドで材料１４を掴んで搬送する場合も、一部を待避させたことになる。

第３のモードでは、待避している状態のハンド２８を選択して、支持レール２６の間を、材料の端縁１５に近づく方向に移動させて、材料の端縁１５を掴んだ状態に復帰させる。もちろん、支障がなければハンド1台で材料の搬送をすることもできる。

図２以下を用いて本発明の装置による、さらに具体的な動作を説明する。図２〜図５の左側には搬送位置決め装置１２の平面図を示し、右側にはそれぞれの状態での処理内容をフローチャートのように図示した。

まず図１と図２を参照しながら説明する。ステップＳ１で、制御装置２２（図１）は加工制御用データ１６（図１）を読んで、加工制御を開始する。ステップＳ２で、４台のハンド２８が材料１４をつかむ。最初に印字加工をするので、ステップＳ３で材料１４の印字位置を算出する。ハンド２８は材料１４を支持レール２６上でこれに沿って搬送し、ステップＳ４で材料１４の印字位置が印字装置の直下にくるように位置決めをする。

印字位置を算出した結果、いずれかのハンド２８が印字の妨げになると判断すると、印字開始直前のステップＳ５で制御装置２２は該当する２台のハンド２８を後方に退避させる。

その後ステップＳ６で印字装置３２が材料１４上に下降して、印字を開始する。さらに、制御装置２２は、続いて印字をする箇所を算出して、ステップＳ７で、退避していた２台のハンド２８を元に戻すとともに、別の２台のハンド２８を退避させて、ハンド２８の持ち替えを行う。印字装置の印字動作を中断させず、その移動を妨げないように、１台ずつハンド２８を順番に待避させ、持ち替えを行うようにしてもよい。

なお、この持ち替え処理の際に、常にいずれかのハンド２８が材料１４を掴んでいる状態を保持する。これで、材料１４の位置決め状態を狂わせることがない。こうしてステップＳ８で最後まで印字加工を行った後に、次の穿孔工程と切断工程へ進む。

次は図１と図３を参照しながら説明をする。
ステップＳ９で、制御装置２２は穿孔装置３６を制御して、材料１４に孔あけ加工を行う。この場合にも、制御装置２２は加工制御用データ１６を読み取って、材料１４の孔あけ加工位置を算出して、ハンド２８により材料１４の加工位置が穿孔装置３６の直下にくるように材料１４の搬送制御を行なう。この実施例では、２台のハンド２８のみで材料１４の搬送を行い、他の２台は待避させてしまう。

その後、材料１４を切断して製品２０を切り離す。このために、ステップＳ１０では、２台のハンド２８が材料１４を掴んで、切断装置１８が動作する場所まで材料１４を搬送する。ステップＳ１１では、切断装置１８が制御装置２２（図１）の制御によって材料１４を切断して製品２０を得る。なお、図中、他の装置を破線で示した。これらの装置は切断装置１８の移動を妨げないように上方に移動させてあることを意味している。

ステップＳ１２では、切断装置１８による切断が完了して、材料１４の一部が切り落とされる。その後、ステップＳ１３で、加工の終了した製品２０を、２台のハンド２８で図の左方に搬送して排出する。４台のハンド２８を使用した場合には以上のような制御が出来る。

次は、図４と図５の例を説明する。図２や図３の制御と共通する部分の説明は省略したり簡略化したりして説明をする。図４の例では、全部で２台のハンド２８で材料１４を搬送する。ステップＳ２１では、２台のハンド２８で材料１４を掴んでいる。

ここで、制御装置２２（図１）はステップＳ２２で印字装置３２の印字位置を算出する。そして、１台のハンド２８を解放して退避させる。このときも残りのハンド２８で、位置決め状態を確保している。

そして、ステップＳ２４では、切断装置１８によって材料１４を切断する直前に、ハンド２８を復帰させる。こうして２台のハンド２８で材料１４の製品２０部分を確実に掴んだ状態で材料を搬送して、図３のステップＳ１１のような状態に位置決めした後に、切断装置１８を動作させる。これによって高い位置決め精度で切断加工が可能になる。

図５の例は、３台のハンド２８を使用している。ステップＳ３１で、３台のハンド２８が材料１４を掴んで位置決めをする。ステップＳ３２で、これまでの例と同様に制御装置２２が印字装置３２の印字位置を算出する。そしてステップＳ３３で、印字のために１台のハンド２８を退避させる。

その後、２台のハンド２８で材料１４を掴んだ状態で、材料１４を搬送して印字処理と切断処理を実行する。この場合には、１台のハンド２８を退避させても残りの２台で材料１４の位置決め固定ができるため、他の例と同様に加工精度を確保できる。

以上説明したとおり、この装置は、住宅などの建材に使用される屋根材や断熱ボードなど様々な材料の加工に利用できる。材料の印字処理、穴あけ、切断など任意の加工に利用できる。材料を掴んで搬送するためのハンドの構造は、実施例に限定されない。上下に配置した爪を用いて材料を挟むようにクランプする例を示したが、材料に吸着するバキューム式のようなものでも構わない。

材料は、支持レールの上に乗せた状態で滑らせながら搬送する。レールはローラー式のものであっても構わない。材料を加工装置まで直線的に滑らかに搬送できる構造であればよい。加工の順序もハンドを待避させる順序も加工の種類も任意である。

複数台のハンドをそれぞれ独立に往復動できるようにしておけば、任意のハンドを選んで待避できる。３台以上のハンドがあれば、２台待避させることもできる。残り１台だけで材料を掴んでいても、緩みの無いように材料を掴んでいれば、加工を終えて排出するまで、１台のハンドだけで材料を搬送して構わない。

また、材料を外力に負けずにしっかりと位置決め固定するには、少なくとも２箇所で2台のハンドで掴むことが好ましい。従って、いずれかのハンドを随時解放することができるようにするために、少なくとも３台以上のハンドを設けることが好ましい。

ハンドが支持レールの間を支持レールに平行に移動する構造にしたのは、支持した材料の上方の空間を空けて、様々な加工装置を駆動制御しやすくする構造にしたためである。

加工制御用データを読み取れば、材料のどの位置を加工装置の直下に位置決めするかを予測し、搬送量を高精度に算出することができる。この時、加工処理の邪魔になるハンドを個別にあらかじめ待避させることで、材料の位置決めをしたままの状態で様々な加工処理をすることができる。

上記の例では印字装置と穿孔装置と切断装置を例示したが、これらの他に様々な加工装置を採用することができる。さらに、材料の性質に応じて、あるいは効率よく加工を行うために、これらの加工装置による加工順序を任意に選択することができる。

１２ 搬送位置決め装置
１４ 材料
１５ 材料の端縁
１６ 加工制御用データ
１８ 切断装置
２０ 製品
２１ 切れ端
２２ 制御装置
２６ 支持レール
２８ ハンド
３２ 印字装置
３４ 動作範囲
３６ 穿孔装置
３８ 供給部
４０ 加工部
４２ 排出部

Claims (6)

1. 板状の材料を加工制御用データに従って加工装置で加工する場合に、上記の板状の材料の端縁を掴んで搬送し、かつ位置決めをするためのものであって、
   上記の材料の搬送方向に平行で、所定の間隔を空けて配列された２本以上の支持レールと、
   上記の材料の端縁を掴んで、上記の支持レールの間をこの支持レールと平行に往復動する２台以上のハンドと、
   各ハンドの往復動作をそれぞれ独立に制御する制御装置とを備え、
   上記の制御装置は、上記の加工制御用データにより上記加工装置の動作範囲を予測して、材料を搬送し位置決めをするとともに、その加工制御前もしくは制御中に、いずれかのハンドを選択して上記の動作範囲への進入を阻止し、もしくは上記の動作範囲から待避させるように制御することを特徴とする材料の搬送位置決め装置。
2. 上記の制御装置は、2台以上のハンドを、上記の材料の端縁を掴んだ状態で互いに同期させて、上記支持レールの間を往復動させる第１のモードと、いずれかのハンドを選択して、上記の材料の端縁を掴んだ状態を解除して、上記支持レールの間を、その材料の端縁から遠ざかる方向に待避させる第２のモードと、待避している状態のハンドを選択して、上記支持レールの間を、上記の材料の端縁に近づく方向に移動させて、上記の材料の端縁を掴んだ状態に復帰させる第３のモードを組合わせて、上記材料の搬送および位置決め制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の材料の搬送位置決め装置。
3. 上記の制御装置は、いずれかのハンドが上記の材料の端縁を掴んだ状態を解除したとき、残りのいずれかのハンドは上記の材料の端縁を掴んだ状態を維持するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の材料の搬送位置決め装置。
4. 上記の全ての加工装置は、材料の搬送方向と直行する基準線上に配置され、この基準線の方向に往復動し、材料の表面に垂直な方向に上下動するように構成されており、制御装置は、上記ハンドを制御して、材料の加工場所が上記基準線の直下にくるように搬送と位置決め制御を行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の材料の搬送位置決め装置。
5. コンピュータを、請求項１乃至４のいずれかに記載の制御装置として機能させる搬送位置決め装置用コンピュータプログラム。
6. 請求項５に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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