JP5778792B2 - 加工システム及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを加工する加工システム及びその制御方法に関する。

ワークに対する加工を自動化する加工システムとしては様々なシステムが提案されており（特許文献１乃至１０）、特許文献１乃至１０の中には、いる。例えば、特許文献１乃至１０の中には鋼材の縁の面取り加工を行う加工システムを開示する文献もある。

特開平５−２０８３４６号公報 特開平８−５７７０７号公報 特開平１１−１１４７１５号公報 特開２０１１−２００９５８号公報 特開平５−９６４３４号公報 特開２０００−８４７６６号公報 特開２０００−２７１９０２号公報 特開２００１−２１９３２９号公報 特開平５−２６９６２１号公報 特開２００１−９６３３０号公報

一般に加工システムは、ワークに対して加工を行う加工ユニットと、加工中にワークを保持する保持装置とを備える。ここで、保持装置はワークの加工対象部位に対応して構成しなければならない場合がある。例えば、鋼材の縁の面取り加工を行う加工システムにおいては、カッターが保持装置を切削してしまわないように加工対象部位を避けて保持装置を構成する必要がある。このため、ワークが変更されると保持装置を交換する必要があり、多種のワークに迅速に対応できない。

本発明の目的は、多種のワークに迅速に対応可能とすることにある。

本発明によれば、鋼板であるワークを水平姿勢で保持する保持装置と、前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に対して加工を行う加工ユニットと、前記加工ユニットを、前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に移動可能な移動装置と、を備えた加工システムであって、未加工の前記ワークが載置される第１の載置台と、前記第１の載置台上の前記ワークを、前記保持装置に搬送する搬送装置と、前記保持装置に保持されたワーク上を走査し、該ワークの加工対象部位の形状及び位置を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づいて前記移動装置及び前記加工ユニットを制御する制御装置と、を備え、前記移動装置は、前記検出装置及び前記加工ユニットを移動可能であり、前記移動装置により前記検出装置及び前記加工ユニットを、前記保持装置に対して第１の方向へ移動させる往路移動中に、前記検出装置により前記ワーク全面に亘って走査を行い、前記移動装置により前記検出装置及び前記加工ユニットを、前記保持装置に対して第１の方向と反対側の第２の方向へ移動させる復路移動中に、前記ワーク全面に亘る走査の検出結果に基づいて前記移動装置及び前記加工ユニットを駆動、制御して前記加工ユニットを前記加工対象部位に接近させて前記ワークに対して加工を行う、加工システムが提供される。

また、本発明によれば、鋼板であるワークを水平姿勢で保持する保持装置と、前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に対して加工を行う加工ユニットと、前記加工ユニットを、前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に移動可能な移動装置と、を備えた加工システムの制御方法であって、前記制御方法は、未加工の前記ワークが載置される第１の載置台から、搬送装置によりワークを前記保持装置上に搬送し、載置するワーク搬送工程と、前記保持装置上に載置された前記ワークをそのまま保持する保持工程と、前記保持装置で保持されたワークを、前記移動装置で移動される検出装置により全面に亘って走査し、ワークの加工対象部位の形状及び位置を検出する検出工程と、前記検出工程での検出結果である加工対象部位の形状及び位置と、予め準備しておいた加工対象部位の設計データとを比較し、加工対象部位を自動判定する自動判定工程と、前記自動判定工程での判定結果に基づいて、前記移動装置及び前記加工ユニットを制御し、前記加工ユニットを加工対象部位に接近させる移動工程と、前記加工対象部位に対して前記加工ユニットで加工を行う加工工程と、を含み、前記保持装置は、複数の保持ユニットと、前記保持ユニット毎に設けられ、前記保持ユニットをワークを保持する保持位置と前記保持位置から離間した退避位置との間で移動させる移動機構とを備え、前記制御方法は、前記移動工程と並行して、前記加工対象部位に位置する前記保持ユニットの位置を、前記保持位置から前記退避位置に切り替える位置変更工程を、更に含み、前記移動装置により前記加工ユニットと前記検出装置とを、前記保持装置に対して第１の方向へと移動させる往路移動中に、前記検出工程及び前記自動判定工程を行い、前記移動装置により前記加工ユニットと前記検出装置とを、前記第１の方向と反対側の第２の方向に移動させる復路移動中に、前記移動工程、前記位置変更工程、及び前記加工工程を行う、制御方法が提供される。

本発明によれば、多種のワークに迅速に対応することができる。

本発明の一実施形態に係る加工システムの平面図。 図１の加工システムの側面図。 保持装置、加工ユニット及び移動装置の斜視図。 制御装置のブロック図。 図１の加工システムの動作説明図。 図１の加工システムの動作説明図。 図１の加工システムの動作説明図。 図１の加工システムの動作説明図。 図１の加工システムの動作説明図。 図１の加工システムの動作説明図。 別例の工具の説明図。 別例の工具の説明図。 別例の工具の説明図。 工具の押圧機構の説明図。 搬送用の保持装置の別例を示す図。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る加工システム１の平面図、図２はその側面図である。図中、矢印Ｘ及びＹは水平方向であって互いに直交する２方向を示し、矢印Ｚは垂直方向を示す。加工システム１は、板状のワーク２の切断縁（角部）の面取り（バリ取り）加工を行うシステムである。ワーク２は例えば鋼板である。加工システム１は、仮想的に、加工エリア３、搬出エリア４及び搬入エリア５に区分けされる。これらのエリア３〜５はＹ方向に並んでいる。

加工システム１は、保持装置１０と、加工ユニット２０と、移動装置３０と、検出装置４０と、載置台５０及び６０と、搬送装置７０と、を備える。載置台６０は搬入エリア５に配置されており、未加工のワーク２が積載される。載置台５０は搬出エリア４に配置されており、加工済みのワーク２が載置される。

＜保持装置１０＞
図１及び図２に加えて図３を参照して保持装置１０を説明する。図３は保持装置１０、加工ユニット２０及び移動装置２０の斜視図である。保持装置１０は、加工中、ワーク２を水平姿勢で保持する。保持装置１０は、複数の保持ユニット１１ａ〜１１ｊと、保持ユニット１１ａ〜１１ｊ毎に設けられた移動機構１２と、を備える。以下、保持ユニット１１ａ〜１１ｊを総称する場合、或いは、特定の保持ユニットを意味しない場合は、単に保持ユニット１１という。

複数の保持ユニット１１は、本実施形態の場合、枕木状にＹ方向に並べて配置されている。保持ユニット１１は、Ｘ方向に延設されているユニット本体部１１１と、少なくとも一つの支持部材１１２と、少なくとも一つの吸着体１１３と、を備える。ユニット本体部１１１は、本実施形態の場合、その断面が角型の棒状の部材である。支持部材１１２及び吸着体１１３は、ユニット本体部１１１の上面に設けられている。

支持部材１１２は、ユニット本体部１１１の上面から上方へ突出しており、本実施形態の場合、先端が丸められ、凸面部を有する。ワーク２はこの支持部材１１２の凸面部上に載置されて支持される。先端を丸めることでワーク２に傷がつくことを低減できる。吸着体１１３は、ワーク２を吸着する。吸着体１１３は本実施形態の場合、電磁石であるが、真空チャック等、他の種類の吸着体でもよい。本実施形態の場合、各吸着体１１３は、保持ユニット１１毎に吸着及び吸着解除が制御される。

支持部材１１２の先端と吸着体１１３の上面とは略同一水平面上（略同じ高さ）に位置しており、支持部材１１２上に載置されたワーク２を吸着体１１３で吸着することにより、ワーク２を水平姿勢で固定することができる。

本実施形態の場合、保持ユニット１１によって支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が異なっている。例えば、保持ユニット１１ａは、３つの支持部材１１２と４つの吸着体１１３とを有しているが、保持ユニット１１ｂは、５つの支持部材１１２と２つの吸着体１１３とを有している。このように保持ユニット１１の支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置を、ワーク２の部位に応じて異ならせることによって、ワーク２の部位によって支持位置や吸着位置が異なることになり、ワーク２の支持と吸着とを、偏ることなく行うことができる。無論、全ての保持ユニット１１について、支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置を同じにしてもよい。

なお、保持ユニット１１ａ、１１ｄ、１１ｇ、１１ｊは支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じである。また、保持ユニット１１ｂ、１１ｅ、１１ｈは支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じである。更に、保持ユニット１１ｃ、１１ｆ、１１ｉは支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じである。支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じ保持ユニット１１を分散的に配置することで、支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が異なる保持ユニット１１の種類を少なくしながら、ワーク２の支持と吸着とを、偏ることなく行うことができる。

移動機構１２は、保持ユニット１１を保持位置と退避位置との間でＺ方向に移動する。移動機構１２は例えば電動シリンダやエアシリンダであり、個別に制御される。保持位置は、ワーク２を保持するための位置である。図２は全ての保持ユニット１１が保持位置に位置している場合を示している。この場合、全ての支持部材１１２の先端と、全ての吸着体１１３の上面とは略同一水平面上に位置している。このため、支持部材１１２上に載置されたワーク２を吸着体１１３で吸着することにより、ワーク２を水平姿勢で固定することができる。退避位置は、保持位置から下方に離間した位置であり、加工中、加工ユニット２０の工具２１との干渉を避ける位置である。保持ユニット１１は、通常は保持位置に位置し、加工時の必要な場合にのみ個別に退避位置に移動される。

なお、本実施形態では、全ての保持ユニット１１に移動機構１２を設け、上下移動可能としたが、必ずしも全ての保持ユニットを移動可能とする必要はなく、固定された保持ユニットが存在していてもよい。例えば、保持ユニット１１ａや保持ユニット１１ｊのように、端部に位置する保持ユニットを保持位置に固定としてもよい。

＜加工ユニット２０＞
図１〜図３を参照して、加工ユニット２０は、保持装置１０に保持されたワーク２の加工対象部位に対して加工を行うユニットであり、工具２１を有する。本実施形態の場合、工具２１はワーク２の端縁の切削加工を行うカッター（エンドミル）であり、加工ユニット２０は工具２１の回転駆動を行う。加工システム１は、交換用の工具２１が配置された工具ラック６を備えており、後述する移動装置３０による加工ユニット２０の移動によって、自動的に工具２１を交換することも可能である。

本実施形態では、上記の通り、ワーク２の切断縁の面取り加工を行うシステムであるが、切断縁以外の角部の面取り加工や、これ以外の加工にも本発明は適用可能である。例えば、孔あけ、切断等、切削加工以外の各種機械加工に適用可能である。また、レーザ加工等にも適用可能である。加工ユニット２０や工具２１は、その加工内容に応じたものが適宜選択されることになる。

＜移動装置３０＞
図１〜図３を参照して、移動装置３０は、保持装置１０に保持されたワーク２の加工対象部位に加工ユニット２０を移動させる。本実施形態の場合、移動装置３０はワーク２上で加工ユニット２０を３次元的に移動させる。

移動装置３０はＹ方向に延設された一対の案内部材３１、３１と、移動体３２と、を備える。一対の案内部材３１、３１は、保持装置１０の両側部に位置するよう、Ｘ方向に互いに離間して配設されている。本実施形態の場合、保持装置１０と載置台５０と載置台６０とはＹ方向に並べて配置されており、一対の案内部材３１、３１はこれらに渡って、Ｙ方向に延設されている。

移動体３２は、一対の案内部材３１、３１に架設されており、案内部材３１に案内されてＹ方向に移動可能となっている。移動体３２は、一対のスライダ３２１、３２１と、一対の柱部材３２２、３２２と、一対の柱部材３２２、３２２間に架設された梁部材３２３と、を備える。スライダ３２１は、案内部材３１と係合して案内部材３１に沿って移動可能である。柱部材３２２はスライダ３２１上に立設されている。梁部材３２３はＸ方向に延設されている。

移動体３２は不図示の駆動機構により移動される。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。ラック−ピニオン機構を採用する場合、例えば、一対のスライダ３２１、３２１の一方に、ピニオン付きのモータを固定し、案内部材３１に沿ってラックを設けてもよい。

移動装置３０は、移動体３２に支持された移動体３３を備える。移動体３３は梁部材３２３と係合して梁部材３２３に沿ってＸ方向に移動可能である。移動体３３は不図示の駆動機構により移動される。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。

移動装置３０は、移動体３３に支持された移動体３４を備える。移動体３４は移動体３３と係合して移動体３３に沿ってＺ方向に移動可能である。移動体３４は不図示の駆動機構により移動される。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。

加工ユニット２０は移動体３４に支持されている。そして、移動体３４の移動によりＺ方向に、移動体３３の移動によりＸ方向に、移動体３２の移動によりＹ方向に、それぞれ加工ユニット２０を移動させることができる。

＜検出装置４０＞
検出装置４０は、保持装置１０に保持されたワーク２の加工対象部位の形状を検出する。本実施形態の場合、検出装置４０はワーク２の形状を撮影する撮影装置である。検出装置４０は、支持部材４１と、支持部材４１に支持されたカメラ４２と、支持部材４１に支持された照明装置４３と、を備える。

支持部材４１は梁部材３２３に固定されている。つまり、移動体３２には加工ユニット２０に加えて検出装置４０も搭載されている。したがって、検出装置４０は移動装置３０によってＹ方向に移動することができる。そして、移動装置３０を加工ユニット２０に加えて検出装置４０の移動機構として兼用することができ、システムの簡素化を図れる。

照明装置４３はＸ方向に延設されており、その下方を照明する。照明装置４３は例えば、ＬＥＤやレーザ装置等から構成される。カメラ４２はその下方を撮影する。カメラ４２は、ＣＣＤセンサ等の撮像素子と、光学系等から構成される。本実施形態では、カメラ４２によりワーク２の形状を撮影する方式としたが、ワーク２の形状を検出可能であれば他の方式でもよい。

＜搬送装置７０＞
図１及び図２を参照して、搬送装置７０はワーク２を、保持装置１０と、載置台５０及び６０との間で搬送する。搬送装置７０は、移動体７１と、昇降装置７２と、搬送用の保持装置７３と、を備える。本実施形態の場合、搬送装置７０は、一対の案内部材３１、３１を移動装置３０と共用している。これによりシステムの簡素化を図れる。

移動体７１は、一対の案内部材３１、３１に架設されており、案内部材３１に案内されてＹ方向に移動可能となっている。移動体７１は、一対のスライダ７１１、７１１と、一対の柱部材７１２、７１２と、一対の柱部材７１２、７１２間に架設された梁部材７１３と、を備える。スライダ７１１は、案内部材３１と係合して案内部材３１に沿って移動可能である。柱部材７１２はスライダ７１１上に立設されている。梁部材７１３はＸ方向に延設されている。

移動体７１は不図示の駆動機構により移動される。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。ラック−ピニオン機構を採用する場合、例えば、一対のスライダ７１１、７１１の一方に、ピニオン付きのモータを固定し、案内部材３１に沿ってラックを設けてもよい。移動装置３０の移動体３２１の駆動機構として、ラック−ピニオン機構を採用する場合、案内部材３１に沿って設けたラックを共用してもよい。

昇降装置７２は、移動体７１に支持されている。本実施形態の場合、昇降装置７２は梁部材７１３の中央部に固定されているが、梁部材７１３に沿ってＸ方向に移動可能としてもよい。昇降装置７２は、移動体７２ａをＺ方向に昇降するアクチュエータであり、例えば、電動シリンダやエアシリンダである。

保持装置７３は移動体７２ａの下端部に固定されている。保持装置７３は、複数の吸着体７３１を備える。吸着体７３１がワーク２の表面に吸着することで、保持装置７３がワーク２を保持する。本実施形態の場合、吸着体７３１は電磁石であるが、真空チャック等、他の種類の吸着体でもよい。また、保持装置７３はワーク２を把持するクランプ式の保持装置であってもよい。

＜制御装置＞
図４は加工システム１の制御を行う制御装置８０のブロック図である。制御装置８０は、処理部８１と、記憶部８２と、インターフェース部８３と、を備え、これらは互いに不図示のバスにより接続されている。処理部８１は記憶部８２に記憶されたプログラムを実行する。処理部８１は例えばＣＰＵである。記憶部８２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等である。インターフェース部８３は、処理部８１と、外部デバイス（ホストコンピュータ８６、センサ８４、アクチュエータ８５）と、の間に設けられ、例えば、通信インターフェースや、Ｉ／Ｏインターフェースである。

センサ８４には、例えば、加工ユニット２０の位置を検出するセンサ（例えば、移動体３２、３３、３４の各位置を検出するセンサ）、保持装置７３の位置を検出するセンサ、カメラ４２の撮像素子等が含まれる。アクチュエータ８５には、吸着体１１３、移動機構１２の駆動源、移動装置３０が備える各駆動源、加工ユニット２０の駆動源、搬送装置７０の駆動源、吸着体７３１等が含まれる。

制御装置８０はホストコンピュータ８６の指示により、加工システム１を制御する。以下、制御例について説明する。

＜ワークの搬送＞
図５及び図６を参照してワーク２の搬送例について説明する。概説すると、まず、未加工の複数のワーク２が、不図示の搬送装置によって載置台６０上に搬入されてくる。搬送装置７０によって、載置台６０上のワーク２を一枚ずつ保持装置１０上に搬送する。保持装置１０上でワーク２の加工が終了すると、その加工済みのワーク２を搬送装置７０によって載置台５０へ搬送する。載置台５０上には加工済みのワーク２が積載されてゆく。載置台５０上の加工済みのワーク２が所定数に達すると、載置台５０から加工済みのワーク２を不図示の搬送装置によって外部へ搬出する。

図５の状態ＳＴ１は搬送装置７０の保持装置７３によって載置台６０上のワーク２を保持する状態を示している。保持装置７３は、積載されているワーク２のうち、最上部のワーク２の表面上に昇降装置７２によって降下される。そして、吸着体７３１を作動してワーク２を保持する。続いて昇降装置７２により保持装置７３を上昇させてワーク２を持ち上げる。

次に、図５の状態ＳＴ２に示すように、移動体７１を保持装置１０へ移動する。これによりワーク２が保持装置１０上に位置する。昇降装置７２により保持装置７３を降下させ、ワーク２を保持装置１０上に載置する。そして、吸着体７３１による吸着を停止してワーク２の保持を解除し、昇降装置７２により保持装置７３を上昇する。

次に、図５の状態ＳＴ３に示すように、移動体７１を載置台６０側へ移動する。以上により、載置台６０から保持装置１０への１枚のワーク２の搬送が終了する。搬送されたワーク２は保持装置１０上に保持され、加工される。

加工が終了すると、保持装置１０によるワーク２の保持が解除され、保持装置１０上のワーク２を載置台５０へ搬送装置７０により搬送する。まず、移動体７１を保持装置１０へ移動し、保持装置７３を保持装置１０上に位置させる。これによりワーク２上に保持装置７３が位置する。昇降装置７２により保持装置７３を降下させ、吸着体７３１を作動してワーク２を保持する。続いて昇降装置７２により保持装置７３を上昇させてワーク２を持ち上げる。

次に、図６の状態ＳＴ４に示すように、移動体７１を載置台５０へ移動する。これによりワーク２が載置台５０上に位置する。昇降装置７２により保持装置７３を降下させ、ワーク２を載置台５０上（或いは、載置台５０に積載されているワーク２上）に載置する。そして、吸着体７３１による吸着を停止してワーク２の保持を解除する。

その後、図６の状態ＳＴ５に示すように、移動体７１を載置台６０上に移動し、次のワーク２を保持装置１０へ搬送することになる。

＜ワークの加工＞
次に、保持装置１０上に搬送されてきたワーク２の加工例について説明する。概説すると、ワーク２の形状、特に加工対象部位の形状及び位置をまず検出する。そして、その検出結果に基づいて移動機構１２、移動装置３０、及び、加工ユニット２０を制御してワーク２に対する加工を行う。

本実施形態の場合、これらの処理は移動体３２の一回の往復移動によって行う。具体的には、ワーク２の形状検出は、移動体３２の往路移動中に行い、ワーク２の加工は移動体３２の復路移動中に行う。

＜形状の検出＞
図７及び図８を参照してワーク２の形状の検出例について説明する。図７及び図８は、加工エリア３の各状態（ＳＴ１１〜ＳＴ１３）を、平面視した場合（図７）と側面視した場合（図８）とを示す。

状態ＳＴ１１は、移動体３２が初期位置にある場合を示している。カメラ４２は、保持装置１０に保持されたワーク２からＹ方向にずれた位置にある。この位置からワーク２の形状の検出を開始する。まず、照明装置４３によるワーク２への照射を開始し、カメラ４２によるワーク２の撮影を開始する。

次に、状態ＳＴ１２に示すように移動体３２を移動して、ワーク２上を走査する。カメラ４２によりワーク２の形状が順次撮影され、その画像データと位置情報とが記憶部８２に保存される。状態ＳＴ１３に示すように、移動体３２がワーク２からＹ方向にずれた位置（折り返し位置）まで到達すると撮影を終了する。こうしてワーク２上を全面に渡って走査する。

なお、本実施形態では検出装置４０を梁部材３２３に固定したが、昇降装置を介して梁部材３２３に取り付けて、昇降可能としてもよい。そして、検出装置４０とワーク２との距離を検出するセンサを設け、ワーク２の走査中、該距離が一定となるように昇降装置を制御してもよい。このような制御により、ワーク２の走査中、カメラ４２の焦点がワーク２に合った状態を確実に維持することができる。

この撮影の結果、例えば、図８に示すワーク２の形状データ２’が得られる。この形状データ２’はワーク２の外形と、その位置情報（座標データ）を示す。同図の例では、また、ワーク２に複数の加工対象部位Ｐ１〜Ｐ８が存在することを示している。形状データ２’は、これらの加工対象部位Ｐ１〜Ｐ８の外形とその位置情報も含んでいる。

なお、同図の例では、一つのワークに複数の加工対象部位が存する場合を例示したが、一つのワークに加工対象部位は一つであってもよい。また、どこが加工対象部位か否かは、自動判定としてもよいしオペレータが指定するようにしてもよい。

自動判定とする場合は、加工対象部位が指定されている、ワークの設計データを準備しておき、この設計データと形状データ２’とを比較することで、加工対象部位を自動判定することができる。また、加工対象部位を、ワーク２の外周縁全部とする場合は、外周縁を認識できればよいので、設計データを準備する必要もなく自動判定することができる。

オペレータが指定する場合は、例えば、形状データ２’をホストコンピュータ８６に送信してその画像を表示させ、ホストコンピュータ８６のオペレータが入力デバイスから加工対象部位を指定するようにすることもできる。

なお、取得した形状データ２’の座標は、例えば、予め取得していた保持装置１０のレイアウトを示す平面データと、移動体３２を駆動するモータのエンコーダの出力信号とを照合することで認識することができる。

＜加工＞
図９及び図１０を参照してワーク２の形状の検出結果に基づく加工例について説明する。図９及び図１０は、加工エリア３の状態毎（ＳＴ２１〜ＳＴ２４毎）に、加工エリア３を平面視した場合と側面視した場合とを上下２段にして示している。また、保持装置１０上のワーク２を透過図として示している。

図９の状態ＳＴ２１は、移動体３２が折り返し位置にある場合を示している。上記の通り、本実施形態では、移動体３２の往路移動中にカメラ４２による撮影を行い、復路移動中に加工ユニット２０によるワーク２の加工を行う。状態ＳＴ２１は復路移動開始時を示している。

本実施形態ではＰ１→Ｐ２→・・・→Ｐ８の順に加工対象部位の加工を行う場合を想定している。まず、移動装置３０により加工対象部位Ｐ１へ加工ユニット２０を接近させる（移動工程）。並行して、形状データ２’に基づき、加工対象部位Ｐ１に位置している保持ユニット１１を特定する。加工対象部位Ｐ１には保持ユニット１１ｈが位置している。したがって、保持ユニット１１ｈの吸着体１１３による吸着を停止して保持を解除する。そして、保持ユニット１１ｈを移動する移動機構１２を駆動して保持ユニット１１ｈの位置を、保持位置から退避位置へ切り替える（位置変更工程）。なお、加工ユニット２０の移動と、保持ユニット１１の位置の切り替えとは、並行して行う以外に、どちらかを先に行う制御であってもよく、この場合、どちらが先であってもよい。

図９の状態ＳＴ２２に示すように、加工ユニット２０が加工対象部位Ｐ１の上方に到達すると、加工ユニット２０を降下させると共に加工ユニット２０を駆動して工具２１により加工対象部位Ｐ１の加工を開始する。加工ユニット２０を加工対象部位Ｐ１の形状に沿って矢印方向に移動することで、加工対象部位Ｐ１の端縁の面取りが行われる。加工ユニット２０の移動は、形状データ２’に基づき移動装置３０によって行うことができる。

このとき、保持ユニット１１ｈは退避位置にあり、工具２１と干渉することはない。言い換えると、保持ユニット１１ｈを退避位置に移動させることで、保持装置１０における保持ユニット１１ｈの部分が、ワーク２を載置、支持する台としてではなく、ワーク２における加工対象部位Ｐ１の作業エリア（作業空間）として機能することになる。したがって、保持ユニット１１ｈが加工の邪魔となったり、工具２１によって損傷されたりすることもない。また、保持ユニット１１ｈ以外の他の保持ユニット１１は保持位置にあり、ワーク２を保持している。したがって、加工中にワーク２の位置がずれたりすることもない。

加工対象部位Ｐ１の加工が終了すると、加工対象部位Ｐ２への加工に移る。図１０の状態ＳＴ２３は、加工対象部位Ｐ２の加工への移行を開始した状態を示す。まず、加工ユニット２０を上昇し、移動装置３０により加工対象部位Ｐ２へ加工ユニット２０を接近させる。並行して、形状データ２’に基づき、加工対象部位Ｐ２に位置している保持ユニット１１を特定する。加工対象部位Ｐ２には保持ユニット１１ｇが位置している。したがって、保持ユニット１１ｇの吸着体１１３による吸着を停止して保持を解除する。そして、保持ユニット１１ｇを移動する移動機構１２を駆動して保持ユニット１１ｇの位置を、保持位置から退避位置へ切り替える（位置変更工程）。また、加工を終えた加工対象部位Ｐ１に位置する保持ユニット１１ｈを退避位置から保持位置に切り替える。そして、保持ユニット１１ｈの吸着体１１３を駆動してワーク２を保持する。

図１０の状態ＳＴ２４に示すように、加工ユニット２０が加工対象部位Ｐ２の上方に到達すると、加工ユニット２０を降下させると共に加工ユニット２０を駆動して工具２１により加工対象部位Ｐ２の加工を開始する。加工ユニット２０を加工対象部位Ｐ２の形状に沿って矢印方向に移動することで、加工対象部位Ｐ２の端縁の面取りが行われる。加工ユニット２０の移動は、形状データ２’に基づき移動装置３０によって行うことができる。

このとき、保持ユニット１１ｇは退避位置にあり、工具２１と干渉することはない。したがって、保持ユニット１１ｇが加工の邪魔となったり、工具２１によって損傷されたりすることもない。また、保持ユニット１１ｇ以外の他の保持ユニット１１は保持位置にあり、ワーク２を保持している。したがって、加工中にワーク２の位置がずれたりすることもない。

加工対象部位Ｐ２の加工が終了すると、加工対象部位Ｐ３への加工に移る。加工対象部位Ｐ２と加工対象部位Ｐ３とでは、これらに位置している保持ユニット１１が共通している（保持ユニット１１ｇ）。したがって、保持ユニット１１ｇを退避位置に位置させたままで加工対象部位Ｐ３の加工を行うことになる。以下、同様の手順により加工作業が進行していく。

このように本実施形態では、加工対象部位に位置している保持ユニット１１を退避位置に移動させ、残りの保持ユニット１１によってワーク２を保持することで、ワーク２を確実に保持しながら、工具２１と保持ユニット１１との干渉を回避できる。保持ユニット１１を退避位置と保持位置とで移動可能にしたことで、異なる加工対象部位に対応することができる。したがって、形状や加工対象部位の異なる多種のワークに対して、一つの保持装置１０で迅速に対応できる。

全ての加工対象部位の加工が終了すると、移動体３２は初期位置に戻る。こうして、移動体３２の一回の往復移動の間に、ワーク２の形状検出とワーク２の加工とを行うことができる。その後、搬送装置７０によって加工済みのワーク２が保持装置１０から搬送され、また、新たな未加工のワーク２が保持装置１０に搬送される。そして、新たな未加工のワーク２に対して同様の手順でワーク２の形状検出とワーク２の加工とを行うことになる。

本実施形態では、ワーク２毎にその形状の検出と加工とを行う場合について説明したが、同種類のワーク２を連続的に加工する場合に、その形状の検出は最初の１回のみとしてもよい。この場合、２枚目以降のワーク２が１枚目のワーク２と同じ位置に保持されるように、保持装置１０上でその位置決めを行う位置決め装置を設ければよい。また、ワーク２の形状を検出しながら、ワーク２の加工を行うことも可能である。例えば、移動体３２が初期位置から折り返し位置へ移動する間に、ワーク２の形状を検出しつつ、その検出結果に基づいてワーク２の加工を行うこともできる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、加工ユニット２０に対して複数種類の工具２１を交換可能とすることが可能であることを説明したが、面取り加工に好適な工具の構成例について説明する。ここでは、ワーク２の上面側と下面側とで面取り加工を行う工具２１の種類を交換する場合について説明する。

図１１は、ワーク２の上面側を加工する片側加工工具である上加工工具２１Ａの説明図である。状態ＳＴ３１は上加工工具２１Ａがワーク２の上方に位置した加工待機時、状態ＳＴ３２は加工時をそれぞれ示す。

上加工工具２１Ａは、回転軸２１１と、刃部２１２と、補助部材２１３と、軸受２１４、２１４と、を備える。回転軸２１１は加工ユニット２０によって回転駆動される。刃部２１２は回転軸２１１に固定され、ワーク２を切削する。補助部材２１３は、回転軸２１１と同心円筒状をなしている。補助部材２１３は、軸受２１４、２１４を介して、回転軸２１１に対して回転自在に固定されている。

状態ＳＴ３２に示すように、加工時においては、刃部２１２が加工対象部位Ｐの上側の角部ＣＲに押し当てられて、その面取り加工を行う。刃部２１２は、角部ＣＲを加工対象部位Ｐの輪郭に沿って連続的に加工すべく、Ｘ−Ｙ方向に順次移動される。移動中、補助部材２１３は、その下端面がワーク２の上面に倣うように当接される。これにより、刃部２１２をより安定して移動できる。

次に、図１２は、ワーク２の下面側を加工する片側加工工具である下加工工具２１Ｂの説明図である。状態ＳＴ４１は下加工工具２１Ｂがワーク２の上方に位置した加工待機時、状態ＳＴ４２は下加工工具２１Ｂの刃部２１２をワーク２の下方に位置した加工準備時、状態ＳＴ４３は加工時をそれぞれ示す。

下加工工具２１Ｂは、回転軸２１１と、刃部２１２と、補助部材２１３’と、軸受２１４、２１４と、を備え、上加工工具２１Ａと基本的構成が類似しているが、補助部材２１３’の形状及び位置が異なっている。

回転軸２１１は加工ユニット２０によって回転駆動される。刃部２１２は回転軸２１１に固定され、ワーク２を切削する。補助部材２１３’は、回転軸２１１と同心円筒状をなしている。補助部材２１３’は、刃部２１２よりも下方において、軸受２１４、２１４を介して、回転軸２１１に対して回転自在に固定されている。

状態ＳＴ４２に示すように、加工を開始する前に、刃部２１２をワーク２の下方へ移動する必要がある。本実施形態の場合、補助部材２１３’は、加工対象部位Ｐを上から下へ通過できるように、補助部材２１３よりも最大外径が小径とされている。

状態ＳＴ４３に示すように、加工時においては、刃部２１２が加工対象部位Ｐの下側の角部ＣＲに下方から押し当てられて、その面取り加工を行う。刃部２１２は、角部ＣＲを加工対象部位Ｐの輪郭に沿って連続的に加工すべく、Ｘ−Ｙ方向に順次移動される。移動中、補助部材２１３’は、その上端面がワーク２の下面に倣うように当接される。これにより、刃部２１２をより安定して移動できる。

＜第３実施形態＞
上記第２実施形態では、ワーク２の上面側と下面側とで面取り加工を別々に行う場合の工具２１について説明したが、同時に行うことも可能である。

図１３は、ワーク２の上面側及び下面側を同時に加工する両側加工工具２１Ｃの説明図である。状態ＳＴ５１は両側加工工具２１Ｃがワーク２の側方に位置した加工待機時、状態ＳＴ５２は両側加工工具２１Ｃによる加工時をそれぞれ示す。

両側加工工具２１Ｃは、回転軸２１１と、上側刃部２１２Ｕと、下側刃部２１２Ｌと、弾性部材２１５と、を備える。

回転軸２１１は加工ユニット２０によって回転駆動される。上側刃部２１２Ｕと下側刃部２１２Ｌとは回転軸２１１に固定され、ワーク２を切削する。但し、上側刃部２１２Ｕと下側刃部２１２Ｌは、例えばスプライン係合により、回転軸２１１に固定されており、軸方向には移動可能となっている。上側刃部２１２Ｕは、下側刃部２１２Ｌよりも上方に位置し、ワーク２の上面側を切削し、下側刃部２１２Ｌはワーク２の下面側を切削する。

弾性部材２１５としては、例えば、上側刃部２１２Ｕと下側刃部２１２Ｌとを、両者が近接する方向に常時付勢するひきバネが適用可能である。本実施形態の場合、弾性部材２１５はコイルスプリングであり、その一端が上側刃部２１２Ｕに、その他端が下側刃部２１２Ｌにそれぞれ固定される。

状態ＳＴ５２に示すように、加工時においては、工具２１Ｃはワーク２に対して横から押しあてられ、上側刃部２１２Ｕは上側の角部ＣＲ１を、下側２１２Ｌは下側の角部ＣＲ２を、それぞれ切削する。こうして、角部ＣＲ１、ＣＲ２を同時に加工できる。

上側刃部２１２Ｕと下側刃部２１２Ｌとは、弾性部材２１５によって近接する方向に付勢されつつ、互いに離間する方向に変位可能である。そして、上側刃部２１２Ｕと下側刃部２１２Ｌとの間にワーク２が入り込むことで、上側刃部２１２Ｕと下側刃部２１２Ｌとが押し広げられ、ワーク２の角部ＣＲ１、ＣＲ２に上側刃部２１２Ｕ及び下側刃部２１２Ｌが密着して押し当てられる。このため、角部ＣＲ１、ＣＲ２に対する上側刃部２１２Ｕ及び下側刃部２１２Ｌのあたり具合を、より良好にすることができる。

＜第４実施形態＞
面取り加工等においては、加工対象部位に対して工具２１が適度な力で押圧されながら、切削を行うことが好ましい。そこで、ワーク２に対する工具２１の押圧力を調整可能な押圧機構を設けてもよい。図１４はその一例を示す。図１４は、移動体３４と、加工ユニット２０との間に押圧機構９０を設けた例を示している。

押圧機構９０は、ベース部９１と、レール部９２と、アクチュエータ９３と、連結部材９４とを備える。ベース部９１は移動体３４に固定されたブロック状の部材である。レール部９２はベース部９１の正面に設けられ、Ｚ方向に延びている。加工ユニット２０にはレール部９２に係合してＺ方向にスライド可能なスライダ２２が設けられる。これにより、加工ユニット２０はベース部９１に対してＺ方向に変位自在となっている。

ベース部９１の側部には押圧力を調整するアクチュエータ９３が設けられている。アクチュエータ９３は、例えば、電動シリンダやエアシリンダである。アクチュエータ９３は連結部材９４をＺ方向に変位可能である。連結部材９４はアクチュエータ９３の出力部と加工ユニット２０とを連結し、アクチュエータ９３が発生する押圧力を加工ユニット２０に伝達する。

ここで、ワーク２に対する工具２１の押圧力をＦ１、工具２１が装着された状態での加工ユニット２０の重量をＷ、押圧力Ｆ１を達成するのに必要なアクチュエータ９３の出力（連結部材９４を上向きに押し上げる力）をＦとする。

図１１に示した上加工工具２１Ａ等を用いた加工では、ワーク２に対して工具２１を上方から押しあてながら加工を行うことになる。よって、出力Ｆは、Ｆ＝Ｗ−Ｆ１となる。例えば、重量Ｗが１００ｋｇｆ、押圧力Ｆ１＝２０ｋｇｆとすると、出力Ｆは８０ｋｇｆとなる。

一方、図１２に示した下加工工具２１Ｂ等を用いた加工では、ワーク２に対して工具２１を下方から押しあてながら加工を行うことになる。よって、出力Ｆは、Ｆ＝Ｗ−Ｆ１となる。例えば、重量Ｗが１００ｋｇｆ、押圧力Ｆ１＝−２０ｋｇｆとすると、出力Ｆは１２０ｋｇｆとなる。

このように、アクチュエータ９３の出力の大きさを切り替えることで、ワーク２に対する工具２１の押圧力を上方向と下方向とで切り替えることができる。

本実施形態では、ワーク２に対する工具２１の押圧力を上方向と下方向とで切り替えるにあたり、共通のアクチュエータ９３を用いたが、上方向用のアクチュエータと、下方向用のアクチュエータとをそれぞれ設けてもよい。また、アクチュエータはシリンダである必要はなくバネ等の部材であってもよいし、種類の異なるアクチュエータ（例えば、シリンダとバネ）を組み合わせてもよい。

＜第５実施形態＞
ワーク２上に塵が存在すると加工性を低下させる要因となり得る。また、加工により生じた削りかす等をワーク２上から払いたい場合もある。そこで、ワーク２表面の清掃機構を設けてもよい。ここでは、エアの噴出によりワーク２上の塵等を吹き飛ばす構成例について説明する。

図１５は、本実施形態における搬送用の保持装置７３の別例を示す図である。同図の例では、保持装置７３にエアーの噴出ユニット７３２を設けている。噴出ユニット７３２から矢印で示すようにエアーを噴出することでワーク２の表面の清掃を行うことができる。清掃の際には、ワーク２に対して保持装置７３を移動させながらエアーを噴出することで、より広範囲に渡ってワーク２の清掃を行える。

清掃のタイミングは、載置台６０上で未加工のワーク２を保持する前、未加工のワーク２を保持装置１０上に搬送した後、保持装置１０上で加工済みのワーク２を保持する前、載置台５０へ加工済みのワークを搬送した後、等が挙げられる。

清掃機構の配設部位は保持装置７３に限られない。しかし、保持装置７３に清掃機構を設けることで、清掃機構を移動させる構成を他の構成と共用できる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims (12)

1. 鋼板であるワークを水平姿勢で保持する保持装置と、
   前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に対して加工を行う加工ユニットと、
   前記加工ユニットを、前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に移動可能な移動装置と、を備えた加工システムであって、
   未加工の前記ワークが載置される第１の載置台と、
   前記第１の載置台上の前記ワークを、前記保持装置に搬送する搬送装置と、
   前記保持装置に保持されたワーク上を走査し、該ワークの加工対象部位の形状及び位置を検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に基づいて前記移動装置及び前記加工ユニットを制御する制御装置と、を備え、
   前記移動装置は、前記検出装置及び前記加工ユニットを移動可能であり、
   前記移動装置により前記検出装置及び前記加工ユニットを、前記保持装置に対して第１の方向へ移動させる往路移動中に、前記検出装置により前記ワーク全面に亘って走査を行い、
   前記移動装置により前記検出装置及び前記加工ユニットを、前記保持装置に対して第１の方向と反対側の第２の方向へ移動させる復路移動中に、前記ワーク全面に亘る走査の検出結果に基づいて前記移動装置及び前記加工ユニットを駆動、制御して前記加工ユニットを前記加工対象部位に接近させて前記ワークに対して加工を行う、
   加工システム。
2. 加工済みの前記ワークが載置される第２の載置台を、更に備え、
   前記保持装置、前記第１の載置台、及び第２の載置台が、前記移動装置による前記検出装置及び前記加工ユニットの移動方向である所定の方向に並べて配置された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の加工システム。
3. 前記保持装置は、複数の保持ユニットを備え、
   それぞれの前記保持ユニットを、ワークを保持する保持位置と、前記保持位置から離間した退避位置との間で移動させる移動機構を備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の加工システム。
4. 前記所定の方向に並べて配置される前記保持装置、前記第１の載置台、及び第２の載置台の両側部に設けられる一対の案内部材を、更に備え、
   前記搬送装置及び前記移動装置は、それぞれ、前記一対の案内部材にそれぞれ架設して設けられた移動体を備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載の加工システム。
5. 前記加工ユニットによる前記ワークに対する加工時に押圧力を調整する押圧機構を更に備え、
   前記押圧機構は、前記押圧力を上方向又は下方向に切り替えるべく、その出力の大きさを切り替え可能である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の加工システム。
6. 鋼板であるワークを水平姿勢で保持する保持装置と、
   前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に対して加工を行う加工ユニットと、
   前記加工ユニットを、前記保持装置に保持されたワークの加工対象部位に移動可能な移動装置と、を備えた加工システムの制御方法であって、
   前記制御方法は、
   未加工の前記ワークが載置される第１の載置台から、搬送装置によりワークを前記保持装置上に搬送し、載置するワーク搬送工程と、
   前記保持装置上に載置された前記ワークをそのまま保持する保持工程と、
   前記保持装置で保持されたワークを、前記移動装置で移動される検出装置により全面に亘って走査し、ワークの加工対象部位の形状及び位置を検出する検出工程と、
   前記検出工程での検出結果である加工対象部位の形状及び位置と、予め準備しておいた加工対象部位の設計データとを比較し、加工対象部位を自動判定する自動判定工程と、
   前記自動判定工程での判定結果に基づいて、前記移動装置及び前記加工ユニットを制御し、前記加工ユニットを加工対象部位に接近させる移動工程と、
   前記加工対象部位に対して前記加工ユニットで加工を行う加工工程と、
   を含み、
   前記保持装置は、複数の保持ユニットと、前記保持ユニット毎に設けられ、前記保持ユニットをワークを保持する保持位置と前記保持位置から離間した退避位置との間で移動させる移動機構とを備え、
   前記制御方法は、前記移動工程と並行して、前記加工対象部位に位置する前記保持ユニットの位置を、前記保持位置から前記退避位置に切り替える位置変更工程を、更に含み、
   前記移動装置により前記加工ユニットと前記検出装置とを、前記保持装置に対して第１の方向へと移動させる往路移動中に、前記検出工程及び前記自動判定工程を行い、
   前記移動装置により前記加工ユニットと前記検出装置とを、前記第１の方向と反対側の第２の方向に移動させる復路移動中に、前記移動工程、前記位置変更工程、及び前記加工工程を行う、
   制御方法。
7. 前記加工工程では、前記ワークを水平姿勢で保持したままの状態で、前記ワークの上面側の加工対象部位及び下面側の加工対象部位に加工を行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
8. 前記加工工程では、前記ワークの上面側の加工対象部位及び下面側の加工対象部位を同時に加工可能な両側加工工具を用いると共に、該両側加工工具をワークの加工対象部位の側方から押し当て、加工対象部位の上面及び下面に対して同時に加工を行う、
   ことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
9. 前記加工工程では、前記ワークの上面側の加工対象部位及び下面側の加工対象部位を同時に加工可能な両側加工工具を用いると共に、該両側加工工具をワークの加工対象部位の側方、上方、及び下方から押し当て、加工対象部位の上面及び下面に対して同時に加工を行う、
   ことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
10. 前記加工工程では、前記ワークを水平姿勢で保持したままの状態で、前記ワークの上面側の加工対象部位及び下面側の加工対象部位に個別に加工を行う、
    ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
11. 前記加工ユニットは、前記ワークの上面側の加工対象部位に加工を施す上側加工工具及び前記ワークの下面側の加工対象部位に加工を施す下側加工工具を備え、
    上側加工工具及び下側加工工具による前記ワークに対する加工時に、押圧力を上方向又は下方向に切り替え可能な押圧機構により、その押圧力が上下に調整され、
    前記加工工程では、
    前記ワークの上面側の加工対象部位に加工を施す際は、前記上側加工工具を用いると共に、該上側加工工具をワークに対して上方から押し当てながら加工を行い、
    前記ワークの下面側の加工対象部位に加工を施す際は、前記下側加工工具を用いると共に、該下側加工工具をワークに対して下方から押し当てながら加工を行う、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。
12. 同種類、同形状の前記ワークを連続的に加工するとき、
    一番目のワークに対しては、前記往路移動中に前記検出工程および前記自動判定工程を行うと共に、前記復路移動中に前記移動工程、前記位置変更工程、及び前記加工工程を行い、
    二番目以降のワークに対しては、前記往路移動中に前記検出工程および前記自動判定工程を行うことなく、前記復路移動中に前記移動工程、前記位置変更工程、及び前記加工工程を行う、
    ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。