JPH05123883A - レーザー切断設備における素材搬送方法および同搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動型レーザー切断装置に対して素材を搬
入，搬出する搬送技術を改良して、レーザー切断設備全
体をコンパクトに構成することができるようにするとと
もに、該設備全体としての稼働信頼性を向上させる。 【構成】 切断装置走行レール３の下方に立体交差させ
て、素材搭載用の台車を走行させるように台車走行レー
ル４を設置するとともに、レーザー切断装置１の真下に
台車を上昇・下降させるエレベータ８を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動型レーザー切断設
備における被加工物としての板状素材を搬送する方法、
および同搬送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザー切断装置はレーザー集光レンズ
からレーザー光束を投光し、被加工物表面の微小区域に
レーザーエネルギーを集中せしめるとともに、上記微小
区域を被加工物に対して相対的に移動させつつ該被加工
物を切断する。こうした作業を遂行するため、被加工物
（例えば鋼板）をレーザー切断装置に搬入してセット
し、切断された被加工物を搬出するとともに必要部分と
不必要部分（残桟）とを選別しなければならない。本発
明においては説明の便宜上、前記レーザー切断装置と被
加工物搬送装置とを総合してレーザー切断設備と呼び、
被加工物としての金属版を素材と呼ぶものとする。比較
的大形の素材を工業的規模で切断するためのレーザー切
断装置は移動型と固定型（移動式，固定式とも呼ばれ
る）に大別される。図４はその説明図であって、１はレ
ーザー切断装置，２は素材である。水平な直交２軸Ｘ，
Ｙを想定する。この直角座標は説明の便宜上のものであ
って、任意に座標変換し得る。従って、この座標表示は
本発明の権利範囲を限定するものではなく、二つの構成
部分のそれぞれが水平であって相互に直角であることを
表わすものである。

【０００３】図４（Ａ）は固定型のレーザー切断装置を
模式的に描いたものであって、レーザー切断装置１のレ
ーザー集光レンズ１ａは本体部分に対して往復矢印Ｙの
ごとくＹ軸方向に移動せしめられる。そして、素材２は
往復矢印ｘのごとくＸ軸方向に移動せしめられる。上記
Ｘ，Ｙ両軸方向の移動操作を連動させて制御すると、レ
ーザー集光レンズ１ａが素材２に対して相対的に任意形
状を描く。図示を省略するが、小型のレーザー切断装置
にあってはレーザー集光レンズ１ａを動かさず、素材２
をＸ−Ｙ方向に移動させるものも有るが、素材２が小
形，軽量でなければ該素材を切断目的の図形に従わせて
Ｘ−Ｙ駆動することは容易でない。従って一般に多く用
いられている固定型は図４（Ａ）の構造である。本図の
構造の固定型によれば、全く別体に構成されたレーザー
切断装置１のＹ軸方向の動きと素材２の動きとを連動さ
せなければならないので連動制御操作が容易でない。そ
の上、素材２の形状，寸法が変わるとその慣性が変化す
るので正確な形状を描かせることが難しい。さらに、工
業的にレーザー切断作業を遂行する場合、多数の素材を
順次に搬送して搬入，加工，搬出するため、図示の素材
２の位置の左右両側に大きい余裕空間が必要で、レーザ
ー切断設備全体の設備所要面積が大きくて不経済であ
る。このような固定型の短所を解消するために移動型の
レーザー切断装置が公知である。図４（Ｂ）は移動型の
レーザー切断装置を模式的に示したものであって、素材
２の両側にＸ軸方向の１対のレール３が敷設されてい
る。レーザー切断装置１は前記の固定型におけると同様
にレーザー集光レンズ１ａをＹ軸方向に移動操作可能で
あり、かつ、前記のレール３に案内されて往復矢印ｘの
ごとくＸ軸方向に走行することができる。このため素材
１を静止させたまま、レーザー切断装置１のレーザー集
光レンズ１ａと走行機構（図示省略）とを操作して該レ
ーザー集光レンズ１ａを任意の形状に沿って移動せしめ
ることができる（実際の工業的加工においては一般に自
動制御が用いられている）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザー切断装置によ
って素材を切断しようとする場合、レーザー集光レンズ
を素材に対して移動させることと、上記の素材を搬入
し、装置にセットし、搬出するといった搬送とが必要で
ある。而して一般の場合、上記の素材は重量物であるた
め台車やクレーンを用いて搬送しなければならず、その
上、人件費節減のための自動化が要望される。従って、
前記素材の搬送方法は自動化に適した方式であることが
必要である。図５は、レーザー切断装置に搬送装置を併
設してレーザー切断設備を構成する場合の問題点を説明
するための模式図であって、（Ａ）は移動型レーザー切
断設備における問題点を説明するためのものであり、
（Ｂ）は固定型レーザー切断設備における問題点を説明
するためのものである。先ず（Ａ）図について述べる。
図５（Ａ）において鎖線で囲んで示したIV部は図４
（Ｂ）に実線で描いた移動型レーザー切断装置と同様で
ある。而して工業的に多数の素材を順次に能率良く切断
するためには、IV部で切断中の素材２と別体の後続の素
材２′をＸ軸方向に揃えてセットするとともに、レール
３をＸ軸方向にレール３′のごとく延長する形に敷設し
ておかねばならない。そしてレーザー切断装置１が先行
の素材２を切断し終えるとレール３′上を走行して１′
位置（鎖線で示す）に移動して後続の素材２′を切断す
る。このようにして素材２′を切断している間に、切断
済みの先行の素材２を取り片づけ（必要部分と残桟とに
仕分けし）て、該素材２の位置に未切断の素材（図示せ
ず）をセットする。このような搬送作業は自動化に不適
で煩わしい上に、レーザー切断装置を列設する場合にそ
の列設方向を制約されるという問題が有る。次に、この
列設方向に関する問題について前掲の図４（Ｂ）を参照
しつつ説明する。

【０００５】（Ｂ）図に実線で描いた２位置に素材を搬
入，搬出する際は、レール３と干渉しないように矢印ｙ
₁のごとく若しくは反矢印ｙ₁のごとく搬入し、矢印ｙ₂
若しくは反矢印ｙ₂のごとく搬出しなければならない。
レーザー切断装置１に隣接せしめてもう１基のレーザー
切断装置１″を設置しようとすると、前記の素材の搬
入，搬出路（矢印ｙ₁，ｙ₂）を妨げないように、仮装線
で図示したごとくＹ軸方向に並べて、素材２″を切断す
るようにレール３″を設置せざるを得ない。素材２″は
矢印ｙ₁のごとく搬入され矢印ｙ₂のごとく搬出される。
すなわち、図４（Ｂ）に実線で描いたレーザー切断装置
１およびレール３に対して、点線で示したレーザー切断
装置１₁やレール３₁を配置し、２₁位置の素材を切断す
るような形のＸ軸方向の列設ができない。若し仮に点線
で描いたような配置をすると、レーザー切断装置１₁が
素材２₁を切断している間、素材２（実線）を矢印ｙ₂方
向に搬出することができない。いま仮に、図４（Ｂ）に
実線で示したレーザー切断装置１，レール３に対して点
線で示したように切断装置１，レール３₁を配置するこ
とができれば、工場設備全体をコンパクト化し易い上
に、レーザー切断装置１が故障した場合にレーザー切断
装置１₁をレール３上に移動させて応援することができ
る。しかしながら従来の技術では前述のごとく素材の搬
送路が他の構成部材と干渉するため、このような配列
（Ｘ軸方向に列設）ができなかった。

【０００６】図５（Ｂ）は固定型レーザー切断装置にお
ける搬送についての問題を説明するため模式的に描いた
平面図である。１はレーザー切断装置であって固定的に
設置されている。２ａは素材を搭載した台車であり、上
記レーザー切断装置１の下方を通過するよう一定速度で
Ｘ軸方向に走行する。いま、台車２ａが図の左方へ走行
しつつ切断作業中であるとすると、次作業の素材を搭載
した台車２ｂ（鎖線で示す）を待機させておかなければ
ならない。そして台車２ａは搭載している素材の切断を
終えると図の２ｃ位置（点線で示す）まで進行して台車
２ｂの進行を妨げないように退避し、切断された素材の
仕分けを行わなければならない。このように、固定型レ
ーザー切断装置においてはＸ軸方向に台車３台分の長さ
に相当するスペースを必要とし、レーザー切断設備全体
の所要設置面積が大きい。本発明は上述の事情に鑑みて
為されたものであって、レーザー切断装置をＸ軸方向に
列設し得るように素材をＹ軸方向に搬入，搬出すること
ができる搬送方法および、上記の方法を実施するに好適
な搬送装置を提供することを目的とする。上記の目的に
おいてＹ軸方向とはレーザー切断装置本体に対してレー
ザー集光レンズが走査される方向を言い、Ｘ軸方向とは
上記Ｙ軸と直交する水平軸方向であって移動型レーザー
切断装置の走行方向である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的原理について図３を参照し
つつ次に述べる。この図３に実線で描いた部分は図４
（Ｂ）に実線で示した移動型レーザー切断装置と同様の
構成部分を表わしており、１はレーザー切断装置２は素
材，３はレールである。本発明は、上記レール３上を走
行するレーザー切断装置２に対して台車２の走行路をそ
の下方に立体交差せしめるよう、低い位置に台車用のレ
ール４を、Ｙ軸方向に設置する。台車２はローディング
ステーションに位置する２ｄにおいて素材の搭載を受
け、レール４の上を矢印ｄ，ｅのごとく走行し、レーザ
ー切断装置用のレール３の下を潜り抜けてアンローディ
ングステーション位置２ｄで切断済みの素材を仕分けて
荷卸しされる。台車２は上記の走行の途中で、レーザー
切断装置１の下方に当たる加工ステーションで一時停止
し、図外のエレベータ装置で持ち上げられて、レーザー
切断装置１に対して所定の位置に保持されて搭載素材の
切断加工を受け、レール４上に持ち下げられて矢印ｅ方
向に走行してアンローディングステーション位置２ｅに
到達する。上述の原理に基づく具体的な構成として、本
発明に係る素材搬送方法は水平直交２軸Ｘ，Ｙを想定
し、被切断物である板状の素材の上方でレーザー切断装
置本体がＸ軸方向に案内されて走行するとともに、該レ
ーザー切断装置に設けられてレーザー光束を投光するレ
ーザー集光レンズが上記レーザー切断装置本体部分に対
してＹ軸方向に走査される構造の移動型レーザー切断設
備において、前記の素材をＹ軸方向に、前記レーザー切
断装置本体の下方へ搬入し、上記のごとく搬入した素材
を垂直上方に上昇させてレーザー切断装置に対して所定
の位置で静止させ、前記レーザー切断装置を作動させて
素材を切断した後、切断された素材を下降させ、下降し
た素材をＹ軸方向に、前述の搬入方向と反対側へ搬出す
ることを特徴とする。

【０００８】また、前述の原理に基づいて上記の方法を
実施するための具体的な構成として本発明の搬送装置は
水平直交２軸Ｘ，Ｙを想定し、Ｙ軸方向に走行する移動
型レーザー切断装置に被切断物である素材を搬入・搬出
する装置において、上記素材を搭載して上記レーザー切
断装置の下方をＹ方向に走行する台車と、上記台車の走
行を前記レーザー切断装置の下方で停止せしめて、該台
車を垂直上方に持ち上げ、保持し、持ち下げるエレベー
タ手段と、を具備していることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の搬送装置を用いて本発明の搬送方法を
実施すると、原理図である図３（Ａ）に示したレーザー
切断設備において台車２がＹ軸方向に搬送される。従っ
てＹ軸方向の複数の搬送路を平行に設置することがで
き、複数のレーザー切断装置をＸ軸方向に列設しても搬
送用の部材が他の構成部材と干渉するおそれ無く、設備
全体をコンパクトに構成することができる。

【００１０】

【実施例】図１および図２は本発明に係る素材搬送装置
の１実施例を示し、図１はＹ−Ｚ断面図、図２はＸ−Ｚ
断面図である。床面５上に台車用走行レール４がＹ軸方
向を敷設されている。（図１参照）本例では２台の台車
が設けられている。１１を第１台車、１２を第２台車と
呼ぶ。床面５の上方に切断装置走行用の梁６がＸ軸方向
に構築され、その上に切断装置走行レール３がＸ軸方向
に敷設されてレーザー切断装置１を支承するとともにそ
のＸ軸方向の走行を案内している。該レーザー切断装置
のレーザー集光レンズ１ａはＹ軸方向に走査されるよう
になっている。前記の床面５にピット７が設けられてい
て、その中にエレベータ８が設置されている。このエレ
ベータはシリンダ８ｂが収縮すると昇降テーブル８ａが
下降して台車の走行を妨げないようになり、該シリンダ
８が伸長すると上記の昇降テーブル８ｃ位置に上昇す
る。この場合、台車が昇降テーブル上に停車していると
一緒に上昇せしめられて図示の位置１１となる。図示第
１台車１１の上昇位置がこの設備の加工ステーションで
あって、その上に搭載されている素材２はレーザー切断
装置１によって切断加工を受ける位置となる。第１台車
１１が上昇して加工ステーションに位置しているとき該
第１台車１１を位置ぎめして確実に保持するため台車保
持機構９が設けられており、その構成は図２に表わされ
ている。同保持機構９のシリンダ９ａはＸ軸方向に設置
されていて、保持アーム９ｂをＸ軸方向に進退させる。
１対の保持アーム９ｂが第１台車１１に向けて前進する
と、上昇位置の昇降テーブル８ｃ上の第１台車を位置ぎ
めして固定的に支持する。図１に示した状態において第
２台車１２は既に加工ステーションで搭載素材の切断を
受け、台車保持機構による固定を解かれ、エレベータ８
で持ち上げられて台車走行レール４に置かれてアンロー
ディングステーションまで進行した状態である。該第２
台車に搭載されている切断済みの素材は切断製品と残桟
とに仕分けられ、ピッキングクレーンによって荷卸しさ
れてそれぞれパレットとスクラップバック（共に図示省
略）に分類積載される。荷卸しされた第２台車１２はロ
ーディングステーション位置１３（仮装線で示す）まで
走行し、次のサイクルの素材の搭載を受け、以後上述の
サイクルを繰り返す。

【００１１】以上説明したように本実施例の装置を用い
て、台車に搭載された素材をレーザー切断装置１の下方
へＹ軸方向に搬入し、エレベータ装置８により該台車上
の素材を上昇させてレーザー切断装置１の直下の所定位
置で静止させて保持した状態で該レーザー切断装置で切
断加工した後、エレベータ８によって台車と共に切断済
み素材を下降させ、Ｙ軸方向に搬出するという搬送方法
を用いると、レーザー切断装置１の走行路と台車（素材
を搭載している）の走行路とが立体交差して干渉しな
い。このため、図３の原理図について説明したように複
数のレーザー切断装置をＸ軸方向に列設するとともに、
Ｙ軸方向の複数の素材搬送路を平行に配設して、レーザ
ー切断装置と搬送用の部材との間に干渉を生じることな
く、レーザー切断設備全体をコンパクトに構成すること
ができる。さらに、例えば図３（Ａ）に実線で示したレ
ーザー切断装置１が故障したとき同図（Ｂ）に鎖線で示
したレーザー切断装置１によって代替させることもで
き、設備の稼働信頼性を向上せしめ得る。

【００１２】また、図１に示したようにレーザー切断装
置１の下方をＹ軸方向に走行する素材搭載用の台車（１
１，１２）と、上記の台車を垂直上方に持ち上げ、保持
し、持ち下げるエレベータ８とを具備するという構成の
装置によれば、前記の発明方法を容易に実施して該発明
方法の効果を充分に発揮させることができる上に、これ
らの構成機器を自動制御してレーザー切断設備の省力化
ないし無人化に貢献することができる。また、上記の構
成よりなる装置において、エレベータ８で持ち上げられ
ている台車を位置ぎめして保持する台車保持機構９を併
設すると、レーザー切断装置１によって素材２を切断し
ている間の該素材２の切断精度確保に有効である。

【００１３】

【発明の効果】以上に実施例について説明したように、
移動型レーザー切断装置を備えたレーザー切断設備に本
発明方法を適用すると、上記レーザー切断装置をＸ軸方
向（レーザー切断装置本体に対するレーザー集光レンズ
の走査方向と直交する水平方向）に列設することがで
き、設備全体をコンパクトに構成し得るという優れた実
用的効果を奏し、しかも、複数基のレーザー切断装置が
相互にバックアップして万一の事故に際して応援するこ
とができ、設備全体の稼働信頼性を著しく向上せしめる
ことができる。

【００１４】また、本発明の搬送装置によれば上記の発
明方法を容易に実施して該発明方法の効果を充分に発揮
せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る素材搬送装置の１実施例を示し、
Ｙ−Ｚ面で切断して描いた断面図である。

【図２】本発明に係る素材搬送装置の１実施例を示し、
Ｘ−Ｚ面で切断して描いた断面図である。

【図３】本発明の原理的な説明図である。

【図４】レーザー切断装置に関する従来技術の説明図で
ある。

【図５】レーザー切断装置に関する課題の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…レーザー切断装置、１ａ…レーザー集光レンズ、
２，２₁，２′，２″…素材、３，３′，３″，３₁…切
断装置走行レール、４…台車走行レール、５…床面、６
…切断装置走行用の梁、７…ピット、８…エレベータ、
８ａ…昇降テーブルの下降位置、８ｂ…シリンダ、８ｃ
…昇降テーブルの上昇位置、９…台車保持機構、９ａ…
シリンダ、９ｂ…保持アーム、１１…第１台車、１２…
第２台車。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平直交２軸Ｘ，Ｙを想定し、被切断物
   である板状の素材の上方でレーザー切断装置本体がＸ軸
   方向に案内されて走行するとともに、該レーザー切断装
   置に設けられてレーザー光束を投光するレーザー集光レ
   ンズが上記レーザー切断装置本体部分に対してＹ軸方向
   に走査される構造の移動型レーザー切断設備において、 前記の素材をＹ軸方向に、前記レーザー切断装置本体の
   下方へ搬入し、 上記のごとく搬入した素材を垂直上方に上昇させてレー
   ザー切断装置に対して所定の位置で静止させ、 前記レーザー切断装置を作動させて素材を切断した後、 切断された素材を下降させ、 下降した素材をＹ軸方向に、前述の搬入方向と反対側へ
   搬出することを特徴とする、レーザー切断設備における
   素材搬送方法。
2. 【請求項２】 水平直交２軸Ｘ，Ｙを想定し、Ｙ軸方向
   に走行する移動型レーザー切断装置に被切断物である素
   材を搬入・搬出する装置において、 上記素材を搭載して上記レーザー切断装置の下方をＹ方
   向に走行する台車と、 上記台車の走行を前記レーザー切断装置の下方で停止せ
   しめて、該台車を垂直上方に持ち上げ、保持し、持ち下
   げるエレベータ手段と、を具備していることを特徴とす
   る、レーザー切断設備における素材搬送装置。
3. 【請求項３】 前記の台車がエレベータ手段により持ち
   上げ、保持された状態において該台車を位置決めして固
   定的に支持する台車保持機構を、前記エレベータ手段と
   別体に構成して設置されていることを特徴とする、請求
   項２に記載のレーザー切断設備における素材搬送装置。
4. 【請求項４】 前記のレーザー切断装置、エレベータ手
   段，および、台車をＹ方向に走行せしめる走行路を、そ
   れぞれ複数個具備しており、かつ、Ｘ軸方向に並べて設
   置されていることを特徴とする、請求項２に記載のレー
   ザー切断設備における素材搬送装置。