JPWO2017104322A1 - ワーク搬送システム、及びワーク搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品と残材とを良好に分離可能とする。
【解決手段】ワーク搬送システムは、切断加工により切り分けられた製品（Ｗａ）および残材（Ｗｂ）を含むワーク（Ｗ）を保持して移動可能な加工パレット（５）と、加工パレットからワークを受け取って支持する支持部（７）と、支持部に設けられ、支持部に支持されたワークのうち少なくとも製品を吸着する吸着部（１０）と、吸着部に吸着されている製品から残材を分離するグリッパ（６）と、を備える。

Description

本発明は、ワーク搬送システム、及びワーク搬送方法に関する。

板材などのワークから製品を切り出す技術が知られている。例えば、切断加工を行うレーザ加工機などの各種加工機によって、ワークを製品と残材とに切断加工した後、残材と製品とを分離すること等で製品が得られる。製品と残材とを分離する技術として、例えば、下記の特許文献１の製品分離装置、特許文献２の熱切断加工システム等が提案されている。

特許文献１の製品分離装置は、スケルトン分離ユニットによってワークから残材を持ち上げて製品と分離し、持ち上げられた残材をスケルトン台車に載置して搬送する。特許文献２の熱切断加工システムは、ワーク支持テーブルに載置されたワークに切断加工を施し、切断加工後のワークをワーク持ち上げ装置によってワーク支持テーブルから持ち上げた後、ワークから製品をピックアップする。

特開２０１３−１８４８０５号公報 国際公開２０１４／０７７０５９号

上述の従来技術にあっては、製品と残材とを分離する際に、製品が残材との引っかかり等によって移動することがある。例えば、残材が付随した状態で製品をピックアップすると、残材が製品に引っかかり他の製品と干渉することで製品の位置ずれが生じ、製品を効率よくピックアップ（回収）することが難しくなる。

本発明は、上述の事情に鑑み、製品と残材とを良好に分離可能とすることを目的とする。

本発明のワーク搬送システムは、切断加工により切り分けられた製品および残材を含むワークを保持して移動可能な加工パレットと、加工パレットからワークを受け取って支持する支持部と、支持部に設けられ、支持部に支持されたワークのうち少なくとも製品を吸着する吸着部と、吸着部に吸着されている製品から残材を分離するグリッパと、を備える。

本発明のワーク搬送システムは、切断加工により切り分けられた製品および残材を含むワークを加工パレットに保持して移動することと、加工パレットからワークを支持部によって受け取って支持することと、支持部に支持されたワークのうち少なくとも製品を、支持部に設けられる吸着部によって吸着することと、吸着部に吸着されている製品から残材を分離することと、を含む。

また、支持部は、加工パレットに対して鉛直方向に相対的に移動して、加工パレットからワークを受け取ってもよい。また、加工パレットは、ワークの下面と平行な所定方向に延びる複数の支持プレートを含み、複数の支持プレートは、それぞれ、ワークの下面を支持し、支持部は、複数の支持プレートの間でワークの下面を支持する複数の腕部を含んでもよい。また、支持部の腕部は、加工パレットの支持プレートに対して所定方向に相対的に移動して、加工パレットにおいて隣り合う２つの支持プレートの間に挿入されてもよい。また、支持部の腕部は、加工パレットの支持プレートの下方に配置され、支持プレートに対して鉛直方向に相対的に移動して支持プレートの間に挿入されてもよい。また、吸着部は、腕部のうちワークと対向する面に設けられてもよい。また、吸着部は、加工パレットから支持部へワークが受け渡される際にも、ワークのうち少なくとも製品を吸着してもよい。また、グリッパは、残材を把持して上方に移動することで、製品から残材を取り外してもよい。また、加工機は、加工パレットに載置された加工前ワークに対してレーザ光を照射して切断加工を行ってもよい。また、グリッパにより残材と分離された製品を支持部から移載する製品アンローダを備えてもよい。

本発明によれば、ワークを加工パレットから支持部へ受け渡して、支持部の吸着部で製品を吸着した状態で残材を分離するので、製品と残材とを良好に分離することができる。したがって、例えば、製品が残材と干渉して位置ずれを生じることが抑制され、製品を効率よく回収することができる。

また、支持部は、加工パレットに対して相対的に上方に移動して、加工パレットからワークを受け取る場合、支持部が加工パレット上のワークの下面を支持してワークを受け取るので、支持部がワークを安定して支持することができ、安定して支持されたワークから残材を除去することができる。また、加工パレットは、ワークの下面と平行な所定方向に延びる複数の支持プレートを含み、複数の支持プレートは、それぞれ、ワークの下面を支持し、支持部は、複数の支持プレートの間でワークの下面を支持する複数の腕部を含む場合、複数の腕部によってワークを支持するので、ワークを安定して支持することができ、安定して支持されたワークから残材を除去することができる。また、支持部の腕部は、加工パレットの支持プレートに対して所定方向に相対的に移動して、加工パレットにおいて隣り合う２つの支持プレートの間に挿入される場合、支持プレートと平行な所定方向に腕部が移動して支持プレートの間に腕部を挿入されるので、支持プレートと腕部との干渉を避けながら、ワークを安定してしじすることができる。また、支持部の腕部は、加工パレットの支持プレートの下方に配置され、支持プレートに対して鉛直方向に相対的に移動して支持プレートの間に挿入される場合、支持部の腕部が支持プレートの下方に配置されるので、装置サイズをコンパクトにすることができる。また、吸着部は、腕部のうちワークと対向する面に設けられる場合、吸着部が製品をしっかりと吸着することができるので、製品と残材とを確実に分離することができる。また、吸着部は、加工パレットから支持部へワークが受け渡される際にも、ワークのうち少なくとも製品を吸着する場合、吸着部によってワークを支持部にしっかりと支持することができるので、加工パレットからワークを確実に分離することができる。また、グリッパは、残材を把持して上方に移動することで、製品から残材を取り外す場合、残材をしっかりと把持して持ち上げるので、製品と残材とを確実に分離することができる。また、加工機は、加工パレットに載置された加工前ワークに対してレーザ光を照射して切断加工を行う場合、加工を迅速に行うことができるので生産性が高くなる。また、レーザ光を用いた切断加工は一般的に切断幅が狭く、製品と残材との隙間が狭いが、上述のように製品と残材とを良好に分離することができるので、生産性の向上および製品と残材との良好な分離とを両立することができる。また、グリッパにより残材と分離された製品を支持部から移載する製品アンローダを備える場合、製品が残材から分離されているので、製品を効率的に移載することができ、生産性が高くなる。

第１実施形態に係るワーク搬送システムを適用した加工システムの例を示す概念図である。 第１実施形態に係る加工パレットを示す斜視図である。 第１実施形態に係る支持部を示す斜視図である。 第１実施形態に係る支持部の動作を示す斜視図である。 第１実施形態に係る吸着部を示す図である。 第１実施形態に係る吸着部の一部を拡大して示す図である。 第１実施形態に係るグリッパを示す図である。 第１実施形態に係るワーク搬送システムの動作を示す図である。 図８から続くワーク搬送システムの動作を示す図である。 実施形態に係るワーク搬送方法を適用した加工方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る支持部を示す図である。 第２実施形態に係る支持部の動作を示す図である。

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座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、ＸＹＺの各方向において、適宜、矢印と同じ側を＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称す。

［第１実施形態］
図１は、実施形態に係るワーク搬送システムを適用した加工システムの例を示す概念図である。本実施形態に係る加工システム１は、ワークに切断加工を施す加工システムである。ここでは、加工システム１は、レーザ加工により切断加工を施すレーザ加工システムであるとして説明する。加工システム１は、ワーク搬送システム２、レーザ加工機３、及びワーク供給装置４を備える。

まず、加工システム１の概要について説明する。ワーク搬送システム２は、加工パレット５と、グリッパ６と、フォーク装置７（支持部）と、製品アンローダ８と、製品パレット１１とを備える。加工パレット５は、ワークＷを保持して移動可能である。加工パレット５には、ロードエリアＡＲ１において、ワーク供給装置４によって加工前のワークＷが供給される。ワーク搬送システム２は、加工前のワークＷを保持した加工パレット５をレーザ加工機３へ搬送する。レーザ加工機３は、加工パレット５上のワークＷに対してレーザ加工を施す。レーザ加工によってワークＷは、製品Ｗａ（図中右側のワークＷ参照）と残材Ｗｂとに切り分けられる。

ワーク搬送システム２は、加工後のワークＷを保持した加工パレット５をレーザ加工機３からアンロードエリアＡＲ２へ搬送する。アンロードエリアＡＲ２には、グリッパ６、フォーク装置７、製品アンローダ８、及び製品パレット１１が設けられる。フォーク装置７（後に図４にも示す）は、加工パレット５から加工後のワークＷを受け取って支持する。フォーク装置７には製品Ｗａを吸着する吸着部１０（後に図４等に示す）が設けられ、グリッパ６は、フォーク装置７に保持された加工後のワークＷから、製品Ｗａが吸着された状態で残材Ｗｂを除去する。製品アンローダ８は、フォーク装置７に保持された製品Ｗａをへ移載する。製品Ｗａは、製品パレット１１の製品載置部１２に集積され、外部へ搬出される。以下、加工システム１の各部について説明する。

ワーク供給装置４は、ワーク貯蔵装置、素材ストッカなどであり、ロードエリアＡＲ１に設けられる。ロードエリアＡＲ１は、レーザ加工機３におけるワーク搬入出口に隣接して、配置される。ここでは、レーザ加工機３の＋Ｘ側にワーク搬入出口が設けられ、ロードエリアＡＲ１、レーザ加工機３に対して＋Ｘ側に配置される。ワーク供給装置４は、例えば、貯蔵庫に積み重ねられた複数の切断加工前のワーク（以下、加工前ワークという）から１枚のワークＷをパッドで吸着し、ワークＷを加工パレット５の上方から下降させて、加工パレット５上にワークＷを載置する。ワーク供給装置４の構成は、上記の構成に限定されず、適宜変更可能である。ワーク供給装置４は、ワーク搬送システム２に組み込まれていてもよいし、また加工システム１の外部の装置（例、工場の設備）でもよい。

図２は、本実施形態に係る加工パレットを示す斜視図である。加工パレット５は、ベースプレート１５および複数の支持プレート１６を備える。複数の支持プレート１６は、それぞれ板状であり、ベースプレート１５の上面に対してほぼ垂直に設けられる。複数の支持プレート１６は、それぞれワークＷの下面と平行な所定方向（例、Ｙ方向）に延びており、Ｘ方向に所定の間隔で並んでいる。複数の支持プレート１６は、それぞれ、鋸歯状に形成された上端部を有する。複数の支持プレート１６は、ワークＷの下面を複数の点（鋸歯の先端）で支持する。

加工パレット５は、例えば、レール１７に沿って移動可能な車輪（図示せず）を備える。レール１７は、レーザ加工機３（図１参照）からアンロードエリアＡＲ２まで直線的に延びている。ワーク搬送システム２は、加工パレット５を牽引することによって、レール１７に沿って加工パレット５を搬送する。例えば、加工パレット５には、ワイヤと接続されたフックが掛けられ、このワイヤが駆動部に巻き取られることで加工パレット５が牽引される。なお、加工パレット５を移動させる機構は適宜変更可能であり、例えば、加工パレット５が自走式でもよい。

レーザ加工機３は、加工パレット５に載置された加工前のワークＷに対してレーザ光を照射して、ワークＷにレーザ加工（切断加工）を施す。レーザ加工機３は、レーザヘッドと、ヘッド駆動部とを備える。レーザヘッドは、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３は、高速で切断加工を行うことが可能である。レーザ加工によりワークＷと加工パレット５の支持プレート１６とが溶着することがあるが、支持プレート１６がワークＷを複数の点で支持するので、支持プレート１６とワークＷとの溶着部を減らすことができる。

図２（Ｂ）に示すように、ワークＷは、レーザ加工によって、複数の製品Ｗａと残材Ｗｂ（スケルトン、製品Ｗａの周辺部分）とに切り分けられる。加工パレット５は、切断加工（レーザ加工）により切り分けられた製品Ｗａおよび残材Ｗｂを含むワークＷを保持して移動可能である。なお、加工システム１は、切断刃によってワークに切断加工を施すパンチプレスなどの加工機をレーザ加工機３の代わりに用いてもよいし、レーザ加工機３およびパンチプレスを用いてもよい。

図１の説明に戻り、ワーク搬送システム２は、加工後のワークＷを保持した加工パレット５を、レール１７に沿ってアンロードエリアＡＲ２のアンロード位置Ｐ１へ搬送する。なお、図１のレーザ加工機３とロードエリアＡＲ１とアンロードエリアＡＲ２との位置関係は、一例であり、任意に変更可能である。レール１７は、例えば、Ｘ方向と平行に直線的に設けられ、アンロード位置Ｐ１はレール１７上の所定位置である。グリッパ６は、アンロード位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間で移動可能である。図１において、退避位置Ｐ２は、アンロード位置Ｐ１に対して−Ｙ側に設定されている。フォーク装置７（後に図３にも示す）は、例えば、アンロード位置Ｐ１に対して退避位置Ｐ２の反対側（＋Ｙ側）に配置される。

図３は、第１実施形態に係るフォーク装置（支持部）を示す斜視図である。フォーク装置７は、加工パレット５から切断加工後のワークＷを受け取って支持する。フォーク装置７は、基部２１と、複数の腕部２２と備える。基部２１は、Ｘ方向に延びる板状であり、複数の腕部２２は、それぞれ基部２１から＋Ｙ方向に延びる棒状である。複数の腕部２２は、例えば、加工パレット５（図２参照）の支持プレート１６とほぼ等しいピッチ（中心間距離）でＸ方向に配列されている。各腕部２２の幅は、加工パレット５において隣り合う２つの支持プレート１６のギャップよりも狭く設定され、各腕部２２は、隣り合う２つの支持プレート１６の間に挿入可能である。各腕部２２の上面２２ａは、ワークＷが受け渡される際に、ワークＷの下面と対向する。腕部２２の上面２２ａには吸着部１０（後に図５、図６にも示す）が設けられる。フォーク装置７は、基部２１を駆動する駆動部、及びガイド２３を備える。ガイド２３は、Ｘ方向における基部２１の両側にそれぞれ配置され、Ｙ方向に延びている。フォーク装置７の駆動部は、基部２１および複数の腕部２２をガイド２３に沿って、Ｙ方向に移動させる。

図４は、第１実施形態に係るフォーク装置（支持部）の動作を示す斜視図である。フォーク装置７は、図４（Ａ）に示すように、アンロード位置Ｐ１においてワークＷを保持する加工パレット５に向かって、複数の腕部２２を−Ｙ側へ移動させる。この際に、複数の腕部２２の高さは、加工パレット５のベースプレート１５の上面よりも上方、かつワークＷの下面よりも下方に設定されている。複数の腕部２２は、加工パレット５の支持プレートに対して所定方向（Ｙ方向）に相対的に移動して、加工パレット５において隣り合う２つの支持プレート１６の間に挿入され、ワークＷの下方に配置される。

図４（Ａ）の状態では、ワークＷは、加工パレット５の複数の支持プレート１６によって支持されている。図４（Ｂ）に示すように、複数の腕部２２がワークＷの下方に配置された状態で、加工パレット５は、複数の腕部２２に対して下方に移動し、ワークＷが複数の腕部２２上に渡される。このように、フォーク装置７は、加工パレット５に対して鉛直方向に相対的に移動して、加工パレット５からワークＷを受け取る。複数の腕部２２は、それぞれ、加工パレット５の複数の支持プレート１６の間でワークＷの下面を支持する。なお、フォーク装置７（支持部）は、複数の腕部２２が上方に移動することで加工パレット５からワークＷを受け取ってもよい。

このように、フォーク装置７は、アンロード位置Ｐ１において、加工パレット５からワークＷを受け取る。ワークＷと加工パレット５とがレーザ加工により溶着を生じている場合、ワークＷが複数の腕部２２に支持された状態で加工パレット５が下方に移動することで、溶着を剥がして、ワークＷを加工パレット５から分離することができる。また、フォーク装置７は、加工パレット５と比べてレーザ加工に供する上での制約が少ないことから、加工パレット５と比べてワークＷを安定的に支持するように構成することができる。例えば、複数の腕部２２は、複数の支持プレート１６と比べて、多点あるいは広い接触面積でワークＷを支持することが可能であり、ワークＷを安定的に保持することができる。

図５は、本実施形態に係る吸着部を示す図である。吸着部１０は、フォーク装置７の腕部２２に設けられる。図５には、吸着部１０のうち１つの腕部２２に設けられる部分を代表的に示した。吸着部１０は、ワークＷと対向する腕部２２の上面２２ａに設けられる。吸着部１０は、フォーク装置７に支持されたワークＷ（図４（Ｂ）参照）のうち少なくとも製品Ｗａを吸着する。吸着部１０は、複数の吸着パッド３１を備え、複数の吸着パッド３１は、腕部２２の長さ方向（Ｙ方向）に並んでいる。ここでは、複数の吸着パッド３１は、所定の数の吸着パッド３１ごとに一括して、腕部２２に取り付けられている。以下の説明において、所定の数の吸着パッド３１を含む部分を吸着ユニット３２と称する。ここでは、腕部２２の内部に気密性を有する流路３３（空洞）が設けられ、吸着パッド３１は、流路３３を介した減圧により、ワークＷを吸着する。流路３３は、腕部２２の長さ方向（Ｙ方向）に延びており、減圧装置３４（後に図８などに示す）と接続される。

図５は、本実施形態に係る吸着ユニット３２を拡大して示す図である。図５（Ａ）には斜視図を示し、図５（Ｂ）には上方から見た平面図を示し、図５（Ｃ）には、ＹＺ平面に平行な断面図を示した。吸着ユニット３２は、吸着パッド３１と、押さえ部材３５と、絞り部材３６と、固定部材３７とを備える。

吸着パッド３１は、腕部２２の長さ方向に所定の間隔で並んでいる。吸着パッド３１は、例えばゴムなどの変形容易な材質で形成される。図５（Ｃ）に示すように、吸着パッド３１の上部３１ａは、その内部に流路３３ａ（空洞）を有する中空構造である。上部３１ａは、下方から上方にむかうにつれて外径および内径が大きくなるテーパ状である。吸着パッド３１の下部３１ｂは、その内部に流路３３ｂ（空洞）を有する中空構造であり、流路３３ｂは上部３１ａの流路３３ａと連通している。下部３１ｂは、概ね円筒状である。

押さえ部材３５は、複数の吸着パッド３１（図６では３個）に共通で設けられ、吸着パッド３１の下部３１ｂを腕部２２の上面２２ａへ向けて押さえつけ、吸着パッド３１を腕部２２に固定する。押さえ部材３５は、例えばＹ方向を長手とする矩形板状であり、その＋Ｙ側の端部および−Ｙ側の端部において、ネジなどの固定部材３７によって腕部２２に固定される。

腕部２２の上面２２ａと吸着パッド３１との間には、絞り部材３６およびガスケット３８が設けられる。絞り部材３６およびガスケット３８は、それぞれ板状の部材である。絞り部材３６は、その上面が吸着パッド３１の下部と接しており、ガスケット３８は、絞り部材３６と腕部２２の上面２２ａとの間に挟みこまれている。絞り部材３６およびガスケット３８は、吸着パッド３１の下部３１ｂを介して押さえ部材３５によって下方に押し付けられ、腕部２２の上面２２ａと吸着パッド３１とに挟まれて固定される。

絞り部材３６は、吸着パッド３１ごとに設けられる貫通孔３６ａ（ノズル）を有する。貫通孔３６ａは、吸着パッド３１の流路３３ａおよび流路３３ｂと連通している。貫通孔３６ａの開口面積は、吸着パッド３１の流路３３ａの断面積および流路３３ｂの断面積のいずれよりも小さく、絞り部材３６は、エアのリークを抑制可能である。ガスケット３８は、絞り部材３６の貫通孔３６ａと連通する貫通孔３８ａを有する。貫通孔３８ａは、貫通孔３６ａごとに設けられる。貫通孔３８ａの開口面積は、貫通孔３６ａの開口面積よりも大きい。腕部２２には、腕部２２の内部の流路３３と連続する複数の貫通孔３３ｃが設けられ、貫通孔３８ａは、腕部２２の貫通孔３３ｃと連通する。腕部２２の流路３３が減圧されると、腕部２２の貫通孔３３ｃ、ガスケット３８の貫通孔３８ａ、及び絞り部材３６の貫通孔３６ａを介して、吸着パッド３１の流路３３および流路３３ａが減圧され、この負圧により吸着パッド３１の上のワークＷが吸引（吸着）される。ガスケット３８は、腕部２２と絞り部材３６との間のシール部材として利用される。なお、上述の吸着部１０の構成は、一例であり、適宜変更することができる。

図７は、実施形態に係るグリッパを示す図である。グリッパ６は、例えば製品パレット１１に設けられる。製品パレット１１は、グリッパ６と、ベース体４１（図７（Ｂ）参照）と、駆動部４２とを備える。ベース体４１は、レール４３に沿って移動可能に設けられる。レール４３は、レール１７と交差する方向（例、Ｙ方向）に延びており、アンロード位置Ｐ１を挟むように、アンロード位置Ｐ１に対して＋Ｘ側と−Ｘ側のそれぞれに設けられる。

ベース体４１は、図７（Ｂ）に示すように、鉛直方向に延びる脚部４４と、製品載置部１２とを備える。脚部４４は、一対のレール４３（図７（Ａ）参照）に対応するように＋Ｘ側と−Ｘ側のそれぞれに設けられる。製品載置部１２は、概ね板状であり、一対の脚部４４の上部に梁状に渡されている。製品パレット１１は、ワークＷから回収された製品Ｗａを製品載置部１２に一時的に保管する。製品載置部１２には、例えばユーザが製品の搬出に用いる木枠などの搬出用部材４５が載置され、製品Ｗａは、製品載置部１２上の搬出用部材４５に集積される。駆動部４２は、例えば、製品載置部１２の＋Ｘ側の端部に設けられる。駆動部４２は、ベース体４１をレール４３に沿って移動させ、ここでは、ベース体４１および駆動部４２が一体的に自走可能である。ベース体４１の移動方向（レール４３に平行な方向）は、加工パレット５の移動方向（レール１７に平行な方向）と交差する所定方向（例、Ｙ方向）である。

グリッパ６は、切断加工により切り分けられた製品Ｗａおよび残材Ｗｂを含むワークＷから残材Ｗｂを除去する。グリッパ６は、例えば、ベース体４１に支持され、ベース体４１の製品載置部１２と一体的に移動する。グリッパ６は、図７（Ａ）に示すように、複数の把持部（４６ａ、４６ｂ）、及び駆動部（４７ａ、４７ｂ）を備える。複数の把持部４６ａは、製品載置部１２に対して、−Ｙ側に並んで配置される。複数の把持部４６ｂは、製品載置部１２に対して、＋Ｙ側に並んで配置される。また、製品載置部１２は、所定方向（Ｙ方向）において複数の把持部４６ａと複数の把持部４６ｂとの間に配置される。

把持部４６ａ、把持部４６ｂは、図３に示したフォーク装置７において隣り合う２つの腕部２２の間に入り込むことが可能なように、寸法および配置が設定されている。駆動部４７ａは、複数の把持部４６ａに対応して設けられ、製品載置部１２の下面の−Ｙ側に取り付けられる。駆動部４７ａは、複数の把持部４６ａを一括して、Ｚ方向およびＹ方向のそれぞれに移動可能である。駆動部４７ｂは、複数の把持部４６ｂに対応して設けられ、製品載置部１２の下面の＋Ｙ側に取り付けられる。駆動部４７ｂは、複数の把持部４６ｂを一括して、Ｚ方向およびＹ方向のそれぞれに移動可能である。グリッパ６は、把持部４６ａおよび把持部４６ｂが残材Ｗｂを把持して上方に移動することで、製品Ｗａから残材Ｗｂを取り外す。なお、グリッパ６は、製品パレット１１と別に設けられてもよい。

図１の説明に戻り、製品アンローダ８は、グリッパ６により残材Ｗｂと分離された製品Ｗａをフォーク装置７（支持部）から移載する。製品アンローダ８は、レール５１と、レール５１上を走行可能な走行台車５２と、走行台車５２に設けられる移載装置５３とを備える。レール５１は、ワークＷの搬送方向（Ｘ方向）すなわち加工パレット５の移動方向（Ｘ方向）に対して、交差する方向（例、Ｙ方向）に延びている。走行台車５２には、Ｘ方向に延びるＸガイド５４が設けられ、移載装置５３はＸガイド５４に取り付けられる。移載装置５３は、例えば、Ｘガイド５４に沿って移動可能なＸ移動体５５と、Ｘ移動体５５に設けられたＺ移動体５６と、Ｚ移動体５６の下端に設けられる吸着部５７とを備える。Ｚ移動体５６は、吸着部５７を保持しながら、Ｚ移動体５６に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。吸着部５７は、走行台車５２によりＹ方向に移動し、Ｘ移動体５５によりＸ方向に移動し、Ｚ移動体５６によりＺ方向に移動する。吸着部５７の下面側（−Ｚ側）には、複数の吸着パッド５８（図９（Ｃ）などに示す）が設けられる。吸着部５７は、例えば真空、減圧により製品を吸着するが、磁気などで吸着してもよい。

図８、図９は、本実施形態に係るワーク搬送システムの動作を示す図である。図８（Ａ）は、レーザ加工が施されたワークＷを保持した加工パレット５がアンロード位置Ｐ１へ搬入された状態であり、フォーク装置７は、腕部２２を加工パレット５に向けて移動させ、ワークＷの下方において加工パレット５の支持プレート１６の間に腕部２２を挿入する。次に、図８（Ｂ）に示すように、加工パレット５がフォーク装置７の腕部２２に対して下方へ移動し、図８（Ｃ）に示すように、ワークＷが腕部２２に受け渡される。なお、吸着部１０は、加工パレット５からフォーク装置７（支持部）へワークＷが受け渡される際にも、ワークＷのうち少なくとも製品Ｗａを吸着してもよい。この場合、ワークＷと加工パレット５との溶着が剥がれる際に、ワークＷが反動で跳ね上がること等を抑制することができる。また、フォーク装置７の腕部２２は、吸着部１０がワークＷを吸着することによって、受け渡されたワークＷをしっかりと保持することができる。

次に、図８（Ｄ）に示すように、減圧装置３４は、腕部２２の内部の流路３３から雰囲気ガス（例、空気）を吸引し、流路３３を減圧する。これにより、吸着パッド３１とワークＷとの間が負圧となり、吸着部１０は、ワークＷのうち少なくとも製品Ｗａを吸着する。製品Ｗａと残材Ｗｂとのうち製品Ｗａのみを吸着部１０に吸着させるには、例えば、残材Ｗｂにおいて外部から吸着パッド３１への雰囲気ガスの流路となる貫通孔あるいはスリットを形成しておいてもよい。この貫通孔あるいはスリットの形成は、レーザ加工機３により行うこともできるし、パンチプレスなどにより行うこともできる。また、残材Ｗｂが吸着パッド３１の位置を避けて配置されるように、ワークＷにおける製品Ｗａの位置を設計しておいてもよい。また、吸着パッド３１に電磁弁などを設けておき、複数の吸着パッド３１による吸着（オン）および非吸着（オフ）を切り替えることで、製品Ｗａの位置に対応する吸着パッド３１を選択的にオンにし、残材Ｗｂの位置に対応する吸着パッド３１を選択的にオフにしてもよい。また、残材Ｗｂの位置を避けるように、製品Ｗａの配置に応じて吸着パッド３１の位置を予め定めておいてもよい。また、残材Ｗｂの少なくとも一部が吸着部１０により吸着されても構わない。

次に、図９（Ａ）に示すように、グリッパ６は、フォーク装置７の腕部２２上のワークＷに位置合わせされ、把持部４６ａおよび把持部４６ｂは、ワークＷの端部の残材Ｗｂを把持する。また、グリッパ６は、製品Ｗａが吸着部１０により吸着された状態で、残材Ｗｂを把持した把持部４６ａおよび把持部４６ｂを上方に移動させる。これにより、図９（Ｂ）に示すように、残材Ｗｂは、吸着部１０により吸着された製品Ｗａから取り外される。製品Ｗａが吸着されているので、例えば製品Ｗａが残材Ｗｂに引っかかり持ち上げられることを抑制することができ、製品Ｗａと残材Ｗｂとを良好に分離することができる。また、製品Ｗａが吸着されているので、残材Ｗｂを除去する際に製品Ｗａの位置がずれることを抑制することができる。なお、残材Ｗｂの少なくとも一部が吸着部１０に吸着されている場合、吸着部１０の吸着力よりも大きな力で残材Ｗｂを持ち上げることにより、残材Ｗｂと製品Ｗａとを分離することができる。

次に、図９（Ｃ）に示すように、製品アンローダ８はフォーク装置７の腕部２２上の製品Ｗａに位置合わせされる。また、製品アンローダ８の吸着部５７は製品Ｗａを吸着し、フォーク装置７に設けられた吸着部１０は、製品Ｗａの吸着を解除（オフに）する。また、製品アンローダ８は、吸着部５７によって製品Ｗａを吸着した状態で、吸着部５７を上方に移動させ、図９（Ｄ）に示すように、製品Ｗａをピックアップする。また、製品アンローダ８は、吸着部５７によって製品Ｗａを吸着した状態で、吸着部５７を所定の移載先へ移動させ、吸着部５７による製品Ｗａの吸着を解除させることで、製品Ｗａを移載する。製品Ｗａの移載先は、例えば、図１の製品パレット１１における製品載置部１２に載置された搬出用部材４５上である。

製品アンローダ８は、１回または２回以上の移載処理によって、１枚のワークＷに形成された製品Ｗａを全て移載する。なお、１枚のワークＷに２種類以上の製品が形成される場合、例えば製品パレット１１を複数設けておき、製品アンローダ８は、製品を種類ごとに仕分けし、製品の種類ごとに製品パレット１１へ移載してもよい。複数の種類の製品を仕分けて移載する場合、フォーク装置７に設けられる吸着部１０は、移載の対象となる製品Ｗａの吸着をオフにしておき、かつ移載の対象外の製品Ｗａを吸着をオンにしてもよい。

次に、上述の加工システムの構成に基づき、実施形態に係るワーク搬送方法を適用した加工方法について説明する。図１０は、実施形態に係るワーク搬送方法を適用した加工方法を示すフローチャートである。ステップＳ１において、ワーク供給装置４は、ロードエリアＡＲ１に配置された加工パレット５に加工前ワークを載置（供給）し、ステップＳ２において、ワーク搬送システム２は、加工前ワークを保持した加工パレット５をレーザ加工機３へ搬送する（図１参照）。ステップＳ３において、レーザ加工機３は、加工パレット５上でワークＷに対してレーザ加工（切断加工）を施す。これにより、ワークＷは、製品Ｗａと残材Ｗｂとに切り分けられる（図２（Ｂ）参照）。

ステップＳ４において、ワーク搬送システム２は、加工後のワークＷを保持した加工パレット５を、レーザ加工機３からアンロード位置Ｐ１へ搬送する（図１参照）。ステップＳ５において、フォーク装置７（支持部）は、加工パレット５からワークＷを受け取って支持する（図４参照）。ステップＳ６において、フォーク装置７に設けられる吸着部１０は、ワークＷのうち少なくとも製品Ｗａを吸着する（図８（Ｄ）参照）。ステップＳ７において、グリッパ６は、吸着部１０によって吸着されている製品Ｗａから残材Ｗｂを分離する。ステップＳ８において、製品アンローダ８は、製品Ｗａを移載する。例えば、製品アンローダ８は、フォーク装置７の腕部２２上に残された製品Ｗａを、製品パレット１１の製品載置部１２における搬出用部材４５上に載置し、製品Ｗａを集積する。実施形態に係るワーク搬送方法は、上記の各種処理のうち、少なくともステップＳ４からステップＳ７の処理を含む。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図１１は、本実施形態に係る支持部を示す図である。本実施形態において、支持部６１（フォークユニット、リフトユニット）は、ベース６２と、可動プレート６３と、複数の腕部６４とを備える。ベース６２は、アンロード位置Ｐ１に固定されており、アンロード位置Ｐ１に加工パレット５が搬入された際に加工パレット５の下方に配置される。可動プレート６３は、ベース６２上に取り付けられており、ベース６２を支持として鉛直方向に移動可能である。複数の腕部６４は、それぞれ、可動プレート６３の上面に配置されている。ここでは、複数の腕部６４は、Ｘ方向とＹ方向とに２次元的に配列されている。

腕部６４は、例えば板状であり、可動プレート６３の上面から上方へ垂直に延びている。腕部６４は、板状以外の形状でもよく、例えば柱状でもよい。腕部６４は、加工パレット５において隣り合う２つの支持プレート１６の間に挿入可能なように、寸法および配置が設定されている（図１１（Ｂ）参照）。腕部６４の上面は、ワークＷと対向可能であり、複数の腕部２２で上面の位置（高さ）が揃っている。複数の腕部６４の上面には、それぞれ、吸着部１０が設けられる。

図１２は、本実施形態に係る支持部の動作を示す図である。支持部６１は、ワークＷを保持した加工パレット５がアンロード位置Ｐ１に搬入された状態において、可動プレート６３がベース６２を支持として上方へ移動する。可動プレート６３は、腕部２２の上端が支持プレート１６の上端よりも上方となるまで移動し、ワークＷが加工パレット５から複数の腕部２２に受け渡される。このような支持部６１は、アンロード位置Ｐ１の側方に配置される場合と比較して設置スペース（フットプリント）をコンパクトにすることができる。また、腕部６４は、鉛直方向の下部が支持されるので、腕部が水平方向に片持ちなどで支持される場合と比較してたわみ等が少なくなり、ワークＷを安定的に支持することができる。

また、本実施形態に係る支持部６１は、アンロード位置Ｐ１の側方から支持プレート１６の間に腕部を挿入する場合と比較して、腕部６４のストロークを短くすることができる。ところで、加工パレット５がアンロード位置Ｐ１へ搬入された状態において、加工パレット５において隣り合う支持プレート１６の間に製品Ｗａが落下している場合がある。このような場合、上述のように腕部６４のストロークが短くてもよいので、落下した製品Ｗａと腕部６４との衝突によるダメージを減らすことができる。なお、本実施形態に係る支持部６１は、吸着部１０を備えない場合にも適用可能である。

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ない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０１５−２４７０９１、及び本明細書で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・加工システム
２・・・ワーク搬送システム
３・・・レーザ加工機（加工機）
５・・・加工パレット
６・・・グリッパ
７・・・フォーク装置（支持部）
８・・・製品アンローダ
Ｗ・・・ワーク
Ｗａ・・・製品
Ｗｂ・・・残材

本発明のワーク搬送方法は、切断加工により切り分けられた製品および残材を含むワークを加工パレットに保持して移動することと、加工パレットからワークを支持部によって受け取って支持することと、支持部に支持されたワークのうち少なくとも製品を、支持部に設けられる吸着部によって吸着することと、吸着部に吸着されている製品から残材を分離することと、を含む。

ワーク搬送システム２は、加工後のワークＷを保持した加工パレット５をレーザ加工機３からアンロードエリアＡＲ２へ搬送する。アンロードエリアＡＲ２には、グリッパ６、フォーク装置７、製品アンローダ８、及び製品パレット１１が設けられる。フォーク装置７（後に図４にも示す）は、加工パレット５から加工後のワークＷを受け取って支持する。フォーク装置７には製品Ｗａを吸着する吸着部１０（後に図５等に示す）が設けられ、グリッパ６は、フォーク装置７に保持された加工後のワークＷから、製品Ｗａが吸着された状態で残材Ｗｂを除去する。製品アンローダ８は、フォーク装置７に保持された製品Ｗａをへ移載する。製品Ｗａは、製品パレット１１の製品載置部１２に集積され、外部へ搬出される。以下、加工システム１の各部について説明する。

図３は、第１実施形態に係るフォーク装置（支持部）を示す斜視図である。フォーク装置７は、加工パレット５から切断加工後のワークＷを受け取って支持する。フォーク装置７は、基部２１と、複数の腕部２２と備える。基部２１は、Ｘ方向に延びる板状であり、複数の腕部２２は、それぞれ基部２１から−Ｙ方向に延びる棒状である。複数の腕部２２は、例えば、加工パレット５（図２参照）の支持プレート１６とほぼ等しいピッチ（中心間距離）でＸ方向に配列されている。各腕部２２の幅は、加工パレット５において隣り合う２つの支持プレート１６のギャップよりも狭く設定され、各腕部２２は、隣り合う２つの支持プレート１６の間に挿入可能である。各腕部２２の上面２２ａは、ワークＷが受け渡される際に、ワークＷの下面と対向する。腕部２２の上面２２ａには吸着部１０（後に図５、図６にも示す）が設けられる。フォーク装置７は、基部２１を駆動する駆動部、及びガイド２３を備える。ガイド２３は、Ｘ方向における基部２１の両側にそれぞれ配置され、Ｙ方向に延びている。フォーク装置７の駆動部は、基部２１および複数の腕部２２をガイド２３に沿って、Ｙ方向に移動させる。

図６は、本実施形態に係る吸着ユニット３２を拡大して示す図である。図６（Ａ）には斜視図を示し、図６（Ｂ）には上方から見た平面図を示し、図６（Ｃ）には、ＹＺ平面に平行な断面図を示した。吸着ユニット３２は、吸着パッド３１と、押さえ部材３５と、絞り部材３６と、固定部材３７とを備える。

吸着パッド３１は、腕部２２の長さ方向に所定の間隔で並んでいる。吸着パッド３１は、例えばゴムなどの変形容易な材質で形成される。図６（Ｃ）に示すように、吸着パッド３１の上部３１ａは、その内部に流路３３ａ（空洞）を有する中空構造である。上部３１ａは、下方から上方にむかうにつれて外径および内径が大きくなるテーパ状である。吸着パッド３１の下部３１ｂは、その内部に流路３３ｂ（空洞）を有する中空構造であり、流路３３ｂは上部３１ａの流路３３ａと連通している。下部３１ｂは、概ね円筒状である。

絞り部材３６は、吸着パッド３１ごとに設けられる貫通孔３６ａ（ノズル）を有する。貫通孔３６ａは、吸着パッド３１の流路３３ａおよび流路３３ｂと連通している。貫通孔３６ａの開口面積は、吸着パッド３１の流路３３ａの断面積および流路３３ｂの断面積のいずれよりも小さく、絞り部材３６は、エアのリークを抑制可能である。ガスケット３８は、絞り部材３６の貫通孔３６ａと連通する貫通孔３８ａを有する。貫通孔３８ａは、貫通孔３６ａごとに設けられる。貫通孔３８ａの開口面積は、貫通孔３６ａの開口面積よりも大きい。腕部２２には、腕部２２の内部の流路３３と連続する複数の貫通孔３３ｃが設けられ、貫通孔３８ａは、腕部２２の貫通孔３３ｃと連通する。腕部２２の流路３３が減圧されると、腕部２２の貫通孔３３ｃ、ガスケット３８の貫通孔３８ａ、及び絞り部材３６の貫通孔３６ａを介して、吸着パッド３１の流路３３ｂおよび流路３３ａが減圧され、この負圧により吸着パッド３１の上のワークＷが吸引（吸着）される。ガスケット３８は、腕部２２と絞り部材３６との間のシール部材として利用される。なお、上述の吸着部１０の構成は、一例であり、適宜変更することができる。

腕部６４は、例えば板状であり、可動プレート６３の上面から上方へ垂直に延びている。腕部６４は、板状以外の形状でもよく、例えば柱状でもよい。腕部６４は、加工パレット５において隣り合う２つの支持プレート１６の間に挿入可能なように、寸法および配置が設定されている（図１１（Ｂ）参照）。腕部６４の上面は、ワークＷと対向可能であり、複数の腕部６４で上面の位置（高さ）が揃っている。複数の腕部６４の上面には、それぞれ、吸着部１０が設けられる。

図１２は、本実施形態に係る支持部の動作を示す図である。支持部６１は、ワークＷを保持した加工パレット５がアンロード位置Ｐ１に搬入された状態において、可動プレート６３がベース６２を支持として上方へ移動する。可動プレート６３は、腕部２２の上端が支持プレート１６の上端よりも上方となるまで移動し、ワークＷが加工パレット５から複数の腕部６４に受け渡される。このような支持部６１は、アンロード位置Ｐ１の側方に配置される場合と比較して設置スペース（フットプリント）をコンパクトにすることができる。また、腕部６４は、鉛直方向の下部が支持されるので、腕部が水平方向に片持ちなどで支持される場合と比較してたわみ等が少なくなり、ワークＷを安定的に支持することができる。

Claims (11)

1. 切断加工により切り分けられた製品および残材を含むワークを保持して移動可能な加工パレットと、
   前記加工パレットから前記ワークを受け取って支持する支持部と、
   前記支持部に設けられ、前記支持部に支持された前記ワークのうち少なくとも前記製品を吸着する吸着部と、
   前記吸着部に吸着されている前記製品から前記残材を分離するグリッパと、を備えるワーク搬送システム。
2. 前記支持部は、前記加工パレットと相対的に上方に移動して、前記加工パレットから前記ワークを受け取る、請求項１に記載のワーク搬送システム。
3. 前記加工パレットは、前記ワークの下面と平行な所定方向に延びる複数の支持プレートを含み、
   前記複数の支持プレートは、それぞれ、前記ワークの下面を支持し、
   前記支持部は、前記複数の支持プレートの間で前記ワークの下面を支持する複数の腕部を含む、請求項２に記載のワーク搬送システム。
4. 前記支持部の前記腕部は、前記加工パレットの前記支持プレートに対して前記所定方向に相対的に移動して、前記加工パレットにおいて隣り合う２つの前記支持プレートの間に挿入される、請求項３に記載のワーク搬送システム。
5. 前記支持部の前記腕部は、前記加工パレットの前記支持プレートの下方に配置され、前記支持プレートに対して鉛直方向に相対的に移動して前記支持プレートの間に挿入される、請求項３に記載のワーク搬送システム。
6. 前記吸着部は、前記腕部のうち前記ワークと対向する面に設けられる、請求項４または請求項５に記載のワーク搬送システム。
7. 前記吸着部は、前記加工パレットから前記支持部へ前記ワークが受け渡される際にも、前記ワークのうち少なくとも前記製品を吸着する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のワーク搬送システム。
8. 前記グリッパは、前記残材を把持して上方に移動することで、前記製品から前記残材を取り外す、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のワーク搬送システム。
9. 前記加工機は、前記加工パレットに載置された加工前ワークに対してレーザ光を照射して前記切断加工を行う、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のワーク搬送システム。
10. 前記グリッパにより前記残材と分離された前記製品を前記支持部から移載する製品アンローダを備える、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のワーク搬送システム。
11. 切断加工により切り分けられた製品および残材を含むワークを加工パレットに保持して移動することと、
    前記加工パレットから前記ワークを支持部によって受け取って支持することと、
    前記支持部に支持された前記ワークのうち少なくとも前記製品を、前記支持部に設けられる吸着部によって吸着することと、
    前記吸着部に吸着されている前記製品から前記残材を分離することと、を含むワーク搬送方法。

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