JP4269359B2 - 切断加工システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は切断加工システムに関し、より詳しくは、例えば円板の外周部を連続する波形にレーザ切断して丸鋸を製造する場合に好適な切断加工システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加工テーブルに板状の被加工物を載置して、この被加工物を所要の形状にレーザ切断するようにしたレーザ加工機は周知である。
このような従来のレーザ加工機では、加工テーブルの隣接位置に板状の被加工物を一時的に貯溜させておき、加工テーブル上から既に切断加工が終了した製品および被加工物の残材を搬出した後、次の被加工物を加工テーブル上に供給するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の装置では、加工テーブル上からの製品および残材の搬出と、さらに加工テーブル上への新たな被加工物の供給は、現場の作業者が行っていたものである。したがって、現場の作業者の負担が大きく、しかも作業者が怪我をする危険性が高かった。
そこで、加工テーブル上への被加工物の供給および加工テーブル上からの製品等の搬出作業をすべて機械的に処理できる装置が要望されていたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、本発明は、所定位置に位置決め用の貫通孔を穿設した被加工物を積載して貯溜しておく素材貯溜手段と、被加工物が供給される加工テーブルを有し、該加工テーブル上に供給された被加工物に対して所要の加工を施す加工機と、上記加工機による加工が終了した後の製品を貯溜する製品貯溜手段と、被加工物から製品を切り出した残りである残材を貯溜する残材貯溜手段と、上記被加工物、製品および残材を保持可能な処理ヘッドを有し、上記素材貯溜手段に貯溜してある被加工物を保持して加工機の加工テーブル上に供給するとともに、加工機による加工終了後に加工テーブル上から製品を搬出し、また加工テーブル上の残材を上記残材貯溜手段へ移送する１台のロボットとを備え、
上記素材貯溜手段は、鉛直上方にむけて立設され、上記被加工物の貫通孔に挿通し被加工物を所定位置に位置決めする位置決めピンを備えており、
また、上記加工テーブルは、被加工物を支持する載置台と、この載置台に鉛直上方にむけて立設され、上記被加工物の貫通孔と係合して被加工物を載置台上の所定位置に位置決めする位置決めピンとを備えるものである。
【０００５】
【作用】
このような構成によれば、加工テーブルへの被加工物の供給、および加工終了後における製品の加工テーブルからの搬出作業を作業者が行う必要がない。
したがって、従来に比較して作業者の負担を軽減させることができる。
【０００６】
【実施例】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、レーザ切断加工システム１は、円板状の被加工物２に切断加工を施すレーザ加工機３と、このレーザ加工機３の隣接位置に配置されて、被加工物２をレーザ加工機３の加工テーブル１２へ供給するロボット４と、これらの作動を制御する制御装置５とを備えている。
ロボット４の一側には、被加工物２を貯溜しておく素材貯溜手段としてのストッカ６を備えるとともに、ロボット４の他側には、切断加工が終了した後の製品２’を貯溜する製品用台車７を配置している。
また、レーザ加工機３の一側には、切断加工によって発生した環状の残材２’’を貯溜する残材用台車８を配置している。また、この残材用台車８とロボット４との間の位置には、切断加工終了後の製品２’からバリを除去するバリ取り装置１１を配置している。
レーザ加工機３は、被加工物２を載置してＸ方向に移動する加工テーブル１２を備えるとともに、この加工テーブル１２の上方側に設けられて上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動する加工ヘッド１３を備えている。ロボット４によって加工テーブル１２上に被加工物２が供給された後に、加工ヘッド１３から被加工物２にレーザ光線が照射されて切断加工が開始されるようになっている。そして、加工テーブル１２と加工ヘッド１３とをＸＹ方向に相対移動させることにより、被加工物２を所要形状に切断加工することができる。
【０００７】
図３に示すように、本実施例の被加工物２は、外径と板厚が同一の円板であり、中心部に位置決め用の貫通孔２ａを穿設している。また、想像線で示すように、本実施例では、このように円板状の被加工物２に対して、その外周部の近接内方側の位置を円周方向に連続する波形に切断加工するようにしている。これにより、内方側に製品２’となる丸鋸を切り出すようにしてあり、それに伴って、外周側に環状の残材２’’が発生するようになっている。
一方、ストッカ６は、中央部に鉛直上方に向けて立設した位置決めピン６Ａを備えている。この位置決めピン６Ａは、図示しない昇降機構に連動して昇降可能となっている。本実施例では、被加工物２の貫通孔２ａにストッカ６の位置決めピン６Ａを貫通させることにより、複数の被加工物２を同一位置に積層させて貯溜するようにしている。
このようにしてストッカ６に貯溜された被加工物２は、最上方側のものから順次１枚づつロボット４によって保持されてから加工テーブル３上まで移送され、加工テーブル３上に供給される。
ストッカ６は、上記位置決めピン６Ａに連動して昇降可能な光電センサ１４を備えている。光電センサ１４による検出信号は、制御装置５に入力されるようになっている。ストッカ６に貯溜された最上方の被加工物２がロボット４によって取り出されると、制御装置５は図示しない昇降機構を作動させて被加工物２を検出するまで光電センサ１４を下降させるようになっている。このようにして、ストッカ６に貯溜されている最上方の被加工物２の位置が検出され、制御装置５はロボット４の処理ヘッドの高さを制御するようになっている。
【０００８】
しかして、本実施例は、レーザ加工機３の加工テーブル１２を以下のように改良することにより、切断加工終了後に加工テーブル１２からの製品２’および残材２’’の搬出を容易にしたものである。
すなわち、図１および図４に示すように、加工テーブル１２は、概略円錐形状の支持フレーム１５を備えており、この支持フレーム１５を、Ｘ方向に移動される可動フレーム１６上に鉛直上方にむけて立設している。
また、加工テーブル１２は、中央に貫通孔１７ａを穿設した円形の載置台１７を備えており、支持フレーム１５の上端部１５ａを載置台１７の貫通孔１７ａに下方側から嵌着して、載置台１７よりも上方に突出させている。これにより、載置台１７と支持フレーム１５とが一体に連結され、載置台１７は所定の高さに水平に支持されている。支持フレーム１５の上端部１５ａは、載置台１７の中央部に突出することにより、位置決めピンとして機能するようにしている。
上述したように、被加工物２の中央には貫通孔２ａを穿設してあり、ロボット４は被加工物２を載置台１７に供給する際に、支持フレーム１５の上端部１５ａに貫通孔２ａが係合するように被加工物２を載置台１７上に供給する。これによって、載置台１７上の所定位置に被加工物２が位置決めされると同時に所定高さに水平に支持されるようになっている。
【０００９】
載置台１７の上面には、溝部１７ｂを形成してあり、この溝部１７ｂは、載置台１７に設けた負圧通路１７ｃおよびそれに接続した支持フレーム１５内の導管１８を介して図示しない負圧源に連通している。
この負圧源から載置台１７の溝部１７ｂに負圧を導入した状態において、上述したように被加工物２を載置台１７に供給すると、被加工物２の底面は、溝部１７ｂに導入されている負圧によって吸着保持される。これにより、載置台１７上の被加工物２が円周方向に位置ずれしないようにしている。
載置台１７は、製品２’の大きさに応じて、該製品２’の外径よりも小さな寸法のものに取り替えるようにしている。
次に、可動フレーム１６上には、載置台１７を囲繞する４か所に、板状の支持部材２１を配置している。これらの支持部材２１は、可動フレーム１６に立設した４本の支柱２２の上端に水平に支持されている。支持部材２１は、その幅方向の断面における長辺が鉛直方向となるように支持されており、支持部材２１の支柱２２への取付部には、長手方向に沿った長穴２１ｂを形成している。そして、各支柱２２の側面に取り付けた取り付けボルト２３を長穴２１ｂに貫通させてからナット２４で締め付けて、各支持部材２１をすべて同一高さに水平となるように支持している。ここで、４つの支持部材２１の上面の高さは、載置台１７の上面の高さよりも、被加工物２の厚さ以上の寸法だけ低くなるように設定している。
【００１０】
また、４つの支持部材２１の先端部２１ａは、載置台１７の外周部に近接させるようにしている。支持部材２１は、上記ナット２４を緩めて、長穴２１ｂの寸法だけ載置台１７に対して進退することができるので、載置台１７の外径に応じて４つの支持部材２１の先端部２１ａと載置台１７の外周部とが隔てた間隔を変更することができる。
本実施例では円板状の被加工物２から丸い鋸刃を切り出すようにしているので、切断加工終了後においては、内方側となる製品２’は載置台１７に支持されたままである。これに対して、その製品２’の外方側で、それと分離された環状の残材２’’は、自重によって４箇所の支持部材２１上に落下して支持される。
この状態では、図４に示すように、製品２’が残材２’’よりも上方側に突出し、製品２’と残材２’’とは同一平面上に位置していない。そのため、ロボット４は製品２’および残材２’’を載置台１７上から容易に搬出することが可能となっている。
本実施例の加工テーブル１２は以上のように構成している。なお、加工ヘッド１３の構成は従来公知のものと同様なので、これに関する説明は省略する。
【００１１】
次に、ロボット４は、図１ないし図２に示すように、駆動軸２５を回転中心として水平面上で移動され、かつ昇降可能な可動アーム２６と、この可動アーム２６の先端に取り付けられて被加工物２を着脱自在に保持する処理ヘッド２７を備えている。
図５ないし図６に示すように、処理ヘッド２７は、４個一組で被加工物２を着脱自在に保持する吸着パッド２８を備えるとともに、環状の残材２’’を把持する左右一対の把持部材３１を備えている。上記可動アーム２６の先端部の下面に、長方形のブラケット３２を水平に取り付けてあり、このブラケット３２の底面にエアシリンダ３３を連結している。このエアシリンダ３３のピストンには、十字形に交差させた２本の棒状部材３４を連結して水平に支持してあり、各棒状部材３４の両端部に、上記吸着パッド２８をそれぞれ下方にむけて取り付けている。各吸着パッド２８は図示しない導管を介して負圧源と連通しており、制御装置５は、導管の途中に設けた図示しない電磁開閉弁を開閉させることで、各吸着パッド２８に負圧を導入させるようにしている。また、制御装置５は、エアシリンダ３３の作動も制御するようにしてあり、エアシリンダ３３を昇降させることにより、吸着パッド２８を昇降させることができる。
【００１２】
また、ブラケット３２の下面の一端側には、板状のガイド部材３５を水平に取り付けてあり、このガイド部材３５の底部の長手方向に沿って、すなわち図５、図６の左右方向に２枚のラック３６，３６を対向させて平行に取り付けている。ガイド部材３５の底部の長手方向の中央部で、かつラック３６，３６の間の位置にはピニオン３７を回転自在に設けてあり、このピニオン３７はラック３６，３６に噛合している。ガイド部材３５の長手方向の一側には、エアシリンダ３８を設けてあり、このエアシリンダ３８のピストンを一方のラック３６に連結している。
他方、各ラック３６における相互に反対側となる端部に、上記把持部材３１を取り付けてあり、これら左右一対の把持部材３１を対向させている。
このように構成しているので、制御装置５によってエアシリンダ３８が作動されて、そのピストンが進退動されると、左右一対の把持部材３１の離隔した距離が調整される様になっている。把持部材３１は、上記エアシリンダ３８のピストンが進退されることに伴って、近接しあるいは離隔されるようになっている。これにより、残材２’’を把持することができ、また、把持した残材２’’の把持状態を解放することができる。
把持部材３１は、その下端部となる爪部によって残材２’’を把持するが、爪部の高さは、下降端まで下降された際の吸着パッド２８の高さよりも低くなるように設定している。
【００１３】
次に、図１に示すように、バリ取り装置１１は、中心部に位置決めピン４１ａを有する回転自在な載置台４１を備えるとともに、切断加工終了後の製品２’のバリを除去する研磨機構４２を備えている。
載置台４１の載置面には、上記加工テーブル１２の載置台１７と同様の負圧を利用した吸着手段を設けてあり、載置台４１の載置面によって製品２’を支持するとともにこの吸着手段によって製品２’を保持する。これによって、載置台４１上に支持された製品２７が円周方向および半径方向に位置ずれしないようにしている。
研磨機構４２は、載置台４１に向けて放射方向に所定量だけ進退動することができる様になっている。また、研磨機構４２は、載置台４１に向けた先端部に、研磨用の水平なスリットを有し、このスリットを製品２’の外周部に上下位置からオーバラップさせるようにしている。
バリ取り装置１１は以上のように構成してあり、切断加工後の被加工物２は、その中心部の貫通孔２ａを位置決めピン４１ａに貫通されるように載置台４１上に載置される。この時には、研磨機構４２は後退しており、その後に研磨機構４２が前進されるので、研磨機構４２のスリットが被加工物２の外周部とオーバラップする。この状態において、載置台４１が回転されるので、スリット内に設けた研磨部材によって被加工物２の外周部の上下の各面が研磨されてバリが除去されるようになっている。
次に、製品用台車７および残材用台車８は、その底部の４か所に、それぞれストッパ付きのキャスターを備えた従来一般の台車と同じであり、載置面の後方側に作業者が押して移動するための手押し部を備えている。
【００１４】
（作動説明）
以上の構成において、制御装置５は、次のようにしてレーザ加工機３、ロボット４、およびバリ取り装置１１の作動を制御して、被加工物２に切断加工を施す。
先ず、ロボット４の処理ヘッド２７をストッカ６における最上方の被加工物２の近接上方まで移動させるとともに、エアシリンダ３３によって吸着パッド２８を下降端まで下降させる。この時点では処理ヘッド２７の吸着パッド２８に負圧が導入されているので、ストッカ６における最上方の被加工物２が吸着パッド２８によって吸着保持される（図６参照）。
次に、エアシリンダ３３が上昇端位置まで復帰されるので、それに伴って吸着パッド２８に保持された被加工物２も上昇されて、その下方側の被加工物２から離隔するとともに位置決めピン６Ａから離脱する。
この後、処理ヘッド２７は加工テーブル１２の載置台１７の近接上方の位置まで移動され、その直後に吸着パッド２８への負圧の導入が停止される。したがって、吸着パッド２８による被加工物２の保持状態が解除され、落下した被加工物２は載置台１７上に載置されると同時に、貫通孔２ａが支持フレーム１５の上端部１５ａと係合する。これにより、被加工物２は載置台１７上の所定位置に位置決めされる。この時には、載置台１７の溝部１７ｂには負圧が導入されているので、載置台１７上の被加工物２は負圧によって吸着保持される。被加工物２の保持状態を解放した処理ヘッド２７は、加工テーブル１２上から外れた位置に移動する。
【００１５】
ロボット４が加工テーブル１２上から後退すると、加工テーブル１２が移動することによって被加工物２は加工ヘッド１３の下に移動され、その後、被加工物２に向けてレーザ光線を照射して切断加工が開始される。この後、加工テーブル１２と加工ヘッド１３とがＸＹ方向に相対移動されることにより、加工テーブル１２の被加工物２に切断加工が施される。
図３に示すように、本実施例では、被加工物２の外周部の近接内方側を連続する波形に切断するようにしてあり、それによって、外周部に鋸刃を備えた丸鋸（製品２’）を切り出すようにしている。
被加工物２に対する切断加工が終了すると、上記丸鋸となる製品２’は加工テーブル１２側の載置台１７上にそのまま載置されるが、製品２’となる部分を囲繞していた環状の残材２’’は、載置台１７よりも大径なので、載置台１７の外方の支持部材２１上に落下して支持される（図４）。
この状態となると、加工ヘッド１３は製品２’上から後退され加工テーブル１２が移動した後、製品２’の近接上方位置に処理ヘッド２７が移動してくるとともに、吸着パッド２８を下降させる。この時点では、吸着パッド２８に負圧が導入されているので、吸着パッド２８によって製品２’が吸着保持される。また、これと同時に載置台１７の溝部１７ｂに対する負圧の導入が停止されるので、載置台１７による製品２’の保持状態が開放される。この後、エアシリンダ３３が上昇されるので、載置台１７から製品２’が離隔する。
この後、製品２’を保持した処理ヘッド２７はバリ取り装置１１における載置台４１の上方まで移動され、その後、吸着パッド２８による保持状態を解放する。これにより、製品２’は落下して載置台４１上に載置されると共に、位置決めピン４１ａに係合して位置決めされる。また、載置台４１に設けた負圧による吸着手段によって吸着保持される。その直後に、後退していた研磨機構４２が前進されて、載置台４１上の製品２’における外周部に上述したスリットがオーバラップする。この後、載置台４１が所定時間だけ回転されるので、製品２’の外周部となる鋸刃の下面に生じていたバリが研磨機構４２によって除去される。
【００１６】
一方、処理ヘッド２７は、加工テーブル載置台４１上で製品２’を解放したら、直ちに加工テーブル１２の上方に復帰する。このとき、処理ヘッドが備える一対の把持部材３１は、環状の残材２’’の両側から近接位置に位置しており、その後、エアシリン３８が前進されて把持部材３１が近接するように移動される。これにより、環状の残材２’’が一対の把持部材３１によって保持される。この後、処理ヘッド２７は、一旦、上昇されてから残材用台車８の上方まで移動され、その位置において、エアシリンダ３８によって把持部材３１が拡開され、残材の保持状態が解放される。そのため、残材２’’は残材用台車８上に落下する。この時点までには、バリ取り装置１１による製品２’のバリ取り作業は終了しており、かつ研磨機構４２も製品２’と干渉しない後退位置に復帰しているので、処理ヘッド２７がバリ取り装置１１の載置台４１上に移動されて、製品２’を再度吸着保持する。
次に、処理ヘッド２７は、載置台４１上の位置から製品用台車７の上方位置まで移動された後、製品２’の保持状態を解放する。これによりバリ取りが終了した製品２’が製品用台車７に載置される。
この後、処理ヘッド２７は、ストッカ６の上方まで移動して、ストッカ６に貯溜した最上方に位置する新たな被加工物２を吸着保持した後、該新たな被加工物２を加工テーブル１２に供給する。
上述した様にしてロボット４は、加工テーブル１２に被加工物２を供給するとともに、被加工物２に対する切断加工が終了したら、製品２’および残材２’’を加工テーブル１２上から搬出するようにしている。
【００１７】
上述した本実施例によれば、加工テーブル１２への被加工物２の供給、および加工終了後の製品２’および残材２’’の加工テーブル１２からの搬出作業を作業者が行う必要がない。換言すると、加工テーブル１２への被加工物２の供給、および加工終了後の製品２’および残材２’’の加工テーブル１２からの搬出作業をすべてロボット４によって処理することができる。したがって、本実施例によれば、従来に比較して作業者の負担を軽減させることができる。
また、本実施例によれば、被加工物２に対する切断加工が終了時点では、内方側となる載置台１７に製品２’が載置される一方、その外方側となる環状の残材２’’は、載置台１７よりも下方にまで落下して支持部材２１によって支持される。そのため、切断加工が終了した時点で製品２’と残材２’’とを容易に分離させることが出来るとともに、加工テーブル１７から製品２’を容易に搬出することができる。さらに、残材２’’は環状となっているので小片とはならず、また、ミクロジョイントを施す必要もなく、加工テーブル１７から容易に搬出することができる。
また、上記実施例では支持部材２１は同一高さに支持するようにしていたが、支持部材２１を昇降可能として載置台１７の上面との相対的な高さを変更するようにしても良い。そのように構成すれば、環状の残材２’’を支持部材２１上に複数枚貯溜しておき、その後、それらをまとめて搬出することによって、ロボットによる残材２’’の搬出に要する時間を短縮することができる。
なお、上記実施例では、円板状の被加工物２から丸鋸を切り出すようにしているが、正方形をした板状部材から、ギヤやディスクブレーキのディスクプレートを切り出す場合にも本発明を適用することができる。
また、本発明は内歯歯車等のように板状部材の外側と内側を環状に加工する場合にも適用することができる。この場合には、上記載置台１７を環状に形成して、支持部材２１を環状の載置台１７の外側と内側に配設するとともに、載置台１７の上面の円周方向２か所に位置決めピンを立設すればよい。
さらに、上記実施例では、載置台１７および４１に負圧を利用した吸着手段を設けていたが、電磁石を用いて被加工物２（製品２’）を吸着保持するようにしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来に比較して作業者の負担を軽減させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す平面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部の断面図
【図３】被加工物２の平面図
【図４】図１の要部の断面図
【図５】図１の要部の拡大図
【図６】図５の正面図
【符号の説明】
１ レーザ切断加工システム ２ 被加工物
３ レーザ加工機 ４ ロボット
６ ストッカ １２ 加工テーブル
１１ 昇降手段 １３ 加工ヘッド

Claims (2)

1. 所定位置に位置決め用の貫通孔を穿設した被加工物を積載して貯溜しておく素材貯溜手段と、被加工物が供給される加工テーブルを有し、該加工テーブル上に供給された被加工物に対して所要の加工を施す加工機と、上記加工機による加工が終了した後の製品を貯溜する製品貯溜手段と、被加工物から製品を切り出した残りである残材を貯溜する残材貯溜手段と、上記被加工物、製品および残材を保持可能な処理ヘッドを有し、上記素材貯溜手段に貯溜してある被加工物を保持して加工機の加工テーブル上に供給するとともに、加工機による加工終了後に加工テーブル上から製品を搬出し、また加工テーブル上の残材を上記残材貯溜手段へ移送する１台のロボットとを備え、
   上記素材貯溜手段は、鉛直上方にむけて立設され、上記被加工物の貫通孔に挿通し被加工物を所定位置に位置決めする位置決めピンを備えており、
   また、上記加工テーブルは、被加工物を支持する載置台と、この載置台に鉛直上方にむけて立設され、上記被加工物の貫通孔と係合して被加工物を載置台上の所定位置に位置決めする位置決めピンとを備えることを特徴とする切断加工システム。
2. 上記加工機による加工終了後の製品からバリを除去するバリ取り装置を設け、上記ロボットは、上記加工機による加工終了後の製品を保持して、バリ取り装置に移送し、バリ取り装置による処理が終わった製品を製品貯溜手段まで移送する様に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の切断加工システム。

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