JP7572742B1 - 搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】加工装置へワークを搬送する搬送システムにおいて、加工前ワークと加工済ワークの搬送動作を効率よく行うこと。
【解決手段】搬送システムは、加工前ワークが保管されるワークストッカーと、加工装置への加工前ワークの搬入を待機する待機エリアの上方に昇降可能に設けられ、待機エリアに加工前ワークを搬送する第一搬送ユニットと、第一搬送ユニットよりも下方において、ワークストッカーと待機エリアの上方との間を移動可能とされており、加工済ワークをワークストッカーに搬送する第二搬送ユニットと、を備え、第二搬送ユニットは、第一搬送ユニット側に、加工前ワークが載置されるワーク載置部を有する。
【選択図】図２

Description

ワークを搬送する搬送システムに関する。

近年、レーザ加工機へのワークの搬入及び搬出を効率よく実行するチェンジャ機構を備えた搬送システムが知られている（特許文献１参照）。

上述した搬送システムは、ワークが保管されたワークストッカーからレーザ加工機へ加工前ワークを搬入するための待機エリアまで、バキュームローダによって加工前ワークを搬送する一枚取りユニットと、レーザ加工機から搬出された加工済ワークを待機エリアからワークストッカーまで搬送するフォークユニットと、を備える。これにより、加工済ワークを待機エリアからワークストッカーへ搬送するととともに、ワークストッカーから加工前ワークを待機エリアへ搬送することができる。

上述した搬送システムでは、フォークユニットと一枚取りユニットとを所定のタイミングで動作させることに加えて、レーザ加工機へのワークの搬入及び搬出を実行するチェンジャ機構を連動させることにより、ワーク加工の効率化を実現している。

特許５２３６７７７号公報

上述の搬送システムでは、例えば、フォークユニットが待機エリアの上方に位置して加工済ワークを抱え上げている間、一枚取りユニットは、加工前ワークを待機エリアに降下する動作を中断せざるを得ない。

このように、上述した搬送システムにおいても、ワークの搬送動作にはロスがあり、さらなる改良の余地があった。

そこで、本発明は、レーザ加工機等の製造装置へワークを搬送する搬送システムにおいて、加工前ワークと加工済ワークの搬送動作を効率よく行うことを目的とする。

本発明の一態様としての搬送システムは、ワークを加工する加工装置に前記ワークを搬送する搬送システムであって、加工前ワークが保管されるワークストッカーと、前記加工装置への前記加工前ワークの搬入を待機する待機エリアの上方に設けられ、前記加工前ワークを前記待機エリアの上方における水平位置から前記待機エリアまでの範囲で昇降させる第一搬送ユニットと、前記水平位置よりも下方の水平軌道において、前記ワークストッカーと前記待機エリアの上方との間を移動可能とされており、前記加工装置により加工されて前記待機エリアに搬出された加工済ワークを前記ワークストッカーに搬送する第二搬送ユニットと、を備え、前記第二搬送ユニットは、前記第一搬送ユニット側に前記加工前ワークが載置されるワーク載置部と、前記加工済ワークの平面方向に並んで配列され、前記加工済ワークを支持するための複数のアームを有するフォークユニットと、前記待機エリアから前記ワークストッカーに亘って水平方向に伸長する前記水平軌道上で前記フォークユニットを移動させるとともに、前記水平軌道に対して前記待機エリア側で当該フォークユニットを保持する駆動機構と、を有し、前記ワーク載置部が前記水平軌道に対して前記フォークユニットの背面に設けられ、前記駆動機構に固定されたワーク保持体として構成される。

これらの態様によれば、レーザ加工機等の製造装置へワークを搬送する搬送システムにおいて、加工前ワークと加工済ワークの搬送動作を効率よく行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る搬送システムを説明する斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る搬送システムを説明する正面図である。 図３は、搬送システムの第一工程を説明する模式図である。 図４は、搬送システムの第二工程を説明する模式図である。 図５は、搬送システムの第三工程を説明する模式図である。 図６は、搬送システムの第四工程を説明する模式図である。 図７は、搬送システムの第五工程を説明する模式図である。 図８は、搬送システムの第六工程を説明する模式図である。 図９は、搬送システムの第七工程を説明する模式図である。

［搬送システムの構成］
本発明の実施形態に係る搬送システム１について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る搬送システム１を説明する斜視図である。図２は、搬送システム１を説明する正面図である。図１及び図２におけるＸ方向を搬送システム１の幅方向と称し、Ｙ方向をレーザ加工機１００への出し入れ方向と称し、Ｚ方向を搬送システム１の高さ方向と称する。

搬送システム１は、ワークを加工する加工装置にワークを搬入する、或いは加工装置から加工済ワークを搬出する搬送システムである。本実施形態では、加工装置がレーザ加工機１００の場合について説明する。

本実施形態において、ワークとは、金属を板状に成形したものであり、レーザ加工機１００によって所定の形状に切断する加工や、穴あけ加工が施される。

本実施形態では、レーザ加工機１００によるレーザ加工前のワークを加工前ワークＷｆと記し、レーザ加工済のワークを加工済ワークＷｓと記す。加工前ワークＷｆと加工済ワークＷｓを区別なく表す場合には、単にワークと記す。また、加工済ワークＷｓから切り抜かれた個々のパーツを製品ワークと記し、製品にならない部分を残材ワークと記す。

レーザ加工機１００は、レーザ光源、レーザ駆動部、レーザ射出部等を備え、ワークＷに対して熱密度の高いレーザ光を照射することができる。これにより、レーザ加工機１００は、ワークに切断加工や穴あけ加工を施すことができる。

図１に示すように、搬送システム１は、ワークを保管するワークストッカー１０と、主に加工前ワークＷｆを搬送する第一搬送ユニット２０と、加工前ワークＷｆ及び加工済ワークＷｓを搬送する第二搬送ユニット３０とを備える。

搬送システム１は、レーザ加工機１００への加工前ワークＷｆの搬入を待機させるとともに、レーザ加工機１００から搬出された加工済ワークＷｓを待機させるための待機エリア４０を有する。待機エリア４０は、第一搬送ユニット２０及び第二搬送ユニット３０のＺ方向における下方にある。

ワークストッカー１０は、加工前ワークＷｆを保持する保持パレット１１を複数積層して保管することができる。ワークストッカー１０は、高さ方向における最下部に、加工後ワークを載置する載置エリアＳを有する。

図２に示すように、載置エリアＳには、例えば、加工済ワークＷｓをワークストッカー１０の外部に搬出するためのタイヤ付き台車６０が配置されている。台車６０の代わりに、レール上を移動する可動式テーブルが配置されていてもよい。

第一搬送ユニット２０は、待機エリア４０の上方に、待機エリア４０に向けて降下可能に設けられている。第一搬送ユニット２０は、Ｘ方向及びＹ方向においては、梁３１に固定されている。なお、図２においては、第一搬送ユニット２０の構成を明確に示すために、第一搬送ユニット２０を固定する梁３１は、二点破線で示している。

図２に示すように、第一搬送ユニット２０は、待機エリア４０側に、加工前ワークＷｆを吸着する吸着機構として、バキュームローダ２２を有する。

搬送システム１には、バキュームローダ２２を昇降機構２３の待機位置から待機エリア４０までの範囲で昇降させるための昇降機構２３が設けられている。昇降機構２３は、梁３１に対して、Ｘ方向及びＹ方向における位置が固定されている。すなわち、梁３１と昇降機構２３とは、バキュームローダ２２の水平位置を固定する位置固定部を構成する。

第一搬送ユニット２０は、バキュームローダ２２により加工前ワークＷｆを吸着して、吊り下げ支持しながら、昇降機構２３によって、加工前ワークＷｆを待機エリア４０に向けて降下することができる。

第二搬送ユニット３０は、高さ方向において第一搬送ユニット２０よりも下方に設けられている。

搬送システム１には、図示しない駆動装置によって、一対の梁３１に形成された一本レールである水平軌道３２に沿って第二搬送ユニット３０を幅方向に移動可能とする駆動機構３３が設けられている。

水平軌道３２は、待機エリア４０の上方からワークストッカー１０に亘って水平方向（Ｘ方向）に伸長する。なお、図２においては、第二搬送ユニット３０の構成を明確に示すために、水平軌道３２は、二点破線で示している。

第二搬送ユニット３０は、駆動機構３３によって、ワークストッカー１０と待機エリア４０の上方との間を、搬送システム１の幅方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。

第二搬送ユニット３０は、加工前ワークＷｆを支持するための複数のアーム３４を有する。複数のアーム３４は、加工前ワークＷｆの平面方向に並んで櫛形に配列されている。第二搬送ユニット３０は、いわゆるフォークユニットを構成する。

アーム３４は、搬送システム１の幅方向外側から内側へと折り返されて、先端同士を突き合わせるＵ字状に形成されている。アーム３４は、幅方向において、対向するアーム３４の互いの先端の間隔を、ワークの幅以上に広げる拡幅動作が可能に構成されている。これにより、第二搬送ユニット３０は、ワークを抱えるようにして保持することができる。

本実施形態における第二搬送ユニット３０は、第一搬送ユニット２０側に加工前ワークＷｆが載置されるワーク載置部３５を有する。ワーク載置部３５は、水平軌道３２に対して、バキュームローダ２２側において駆動機構３３に固定されたワーク保持体を構成する。

ワーク載置部３５には、ワークストッカー１０において、加工前ワークＷｆを載せた保持パレット１１が移送される。

本実施形態において、待機エリア４０には、レーザ加工機１００に搬入するパレットと、レーザ加工機１００から搬出されたパレットとを入れ替えるパレットチェンジャ４１が配置されている。換言すれば、パレットチェンジャ４１は、待機エリア４０を構成している。

パレットチェンジャ４１において使用されるパレットとして、搬送システム１の幅方向に延びて、高さ方向に突出した複数の板状桟部（スラット）４２が所定の間隔で配置されて形成された、いわゆるスキッドパレット４３が適用される。

パレットチェンジャ４１は、搬送路４４（図１）を介して、レーザ加工機１００内部のパレット搬送部と連結されている。これにより、加工前ワークＷｆは、スキッドパレット４３に載せられたまま、レーザ加工機１００に搬入されてレーザ加工が施される。また、加工後ワークＷｓは、レーザ加工の後、スキッドパレット４３に載せられたまま、レーザ加工機１００から待機エリア４０に搬出される。

第二搬送ユニット３０の複数のアーム３４それぞれの間隔は、スキッドパレット４３のスラット４２の間隔に合わせて形成されている。このため、第二搬送ユニット３０のアームがスキッドパレット４３に載置された加工済ワークＷｓの幅方向における両側からスラット４２の間に挿入されることができる。

これにより、第二搬送ユニット３０は、スキッドパレット４３に載置された加工済ワークＷｓを抱えて保持することができる（図５及び図６）。

この後、第二搬送ユニット３０が上昇することにより、加工済ワークＷｓは、第二搬送ユニット３０の複数のアーム３４によって両側から抱えられて、スキッドパレット４３から持ち上げられる（図７）。

第二搬送ユニット３０は、載置エリアＳに移動した際に、加工済ワークＷｓの両側を支持したアーム３４の互いの先端の間隔を幅方向に広げて、加工済ワークＷｓを解放し、加工済ワークＷｓを載置エリアＳにある台車６０に受け渡すように構成されている（図９）。

上記構成のほか、搬送システム１には、ワークストッカー１０において、待機エリア４０が設けられた側とは反対側に、ワークの入れ替え機構としてのトラバーサ５０が併設されている。

トラバーサ５０は、トラバーサガイド５１に沿って、搬送システム１の高さ方向に移動することができる。また、トラバーサ５０は、搬送システム１の幅方向にもスライド可能とされている。

これにより、搬送システム１の外部からワークストッカー１０への加工前ワークＷｆ又は加工済ワークＷｓの出し入れ動作、ワークストッカー１０から第二搬送ユニット３０のワーク載置部３５への保持パレット１１の移送等を行うことができる。

［搬送システムの動作］
次に、搬送システム１によるワークの搬送動作について説明する。

図３は、搬送システム１の第一工程を説明する模式図である。図４は、搬送システム１の第二工程を説明する模式図である。図５は、搬送システム１の第三工程を説明する模式図である。図６は、搬送システム１の第四工程を説明する模式図である。

また、図７は、搬送システム１の第五工程を説明する模式図である。図８は、搬送システム１の第六工程を説明する模式図である。図９は、搬送システム１の第七工程を説明する模式図である。

加工前ワークＷｆを取得するための動作の前段階としての第一工程において、第二搬送ユニット３０がワークストッカー１０の内側に移動する。

トラバーサ５０は、ワークストッカー１０に積層された保持パレット１１から第一の加工前ワークＷｆが載置された保持パレット１１を第二搬送ユニット３０に設けられたワーク載置部３５に移送する。

続いて、図４に示す第二工程において、第二搬送ユニット３０は、ワーク載置部３５に第一の加工前ワークＷｆを載せて、ワークストッカー１０の内側から待機エリア４０、すなわちパレットチェンジャ４１の上方に移動する。

第二搬送ユニット３０がパレットチェンジャ４１の上方への移動を完了すると、第二搬送ユニット３０は、パレットチェンジャ４１のスキットパレットに載置された加工済ワークＷｓを取り上げる動作を開始する。

図５に示す第三工程において、第二搬送ユニット３０は、アーム３４を拡幅して、加工済ワークＷｓに対向する位置にアーム３４を降下させる。その後、図６に示す第四工程において、アーム３４を狭めて、加工済ワークＷｓを保持する。

図５に示すように、第二搬送ユニット３０が加工済ワークＷｓを抱え上げる動作のためにパレットチェンジャ４１の上方に留まっている間に、第一搬送ユニット２０におけるバキュームローダ２２は、第二搬送ユニット３０に設けられたワーク載置部３５に向けて降下する。

続いて、図６に示すように、バキュームローダ２２は、ワーク載置部３５から第一の加工前ワークＷｆを吸着し、吊り下げ支持する。

続いて、図７に示す第五工程において、第一の加工前ワークＷｆを取り上げられた第二搬送ユニット３０は、パレットチェンジャ４１から取得した加工済ワークＷｓを抱えて、パレットチェンジャ４１の上方へ第二搬送ユニット３０を移動する。

続いて、図８に示す第六工程において、第二搬送ユニット３０がワークストッカー１０の内側へ移動する。

第二搬送ユニット３０がワークストッカー１０の内側への移動を完了すると、第一搬送ユニット２０におけるバキュームローダ２２は、第二搬送ユニット３０がワークストッカー１０の内側に動いたことで開放されたパレットチェンジャ４１の上方において、第一の加工前ワークＷｆを降下させて、パレットチェンジャ４１にセットされたスキットパレットに、第一の加工前ワークＷｆを載せる。

パレットチェンジャ４１は、レーザ加工機１００への第一の加工前ワークＷｆが載せられたスキットパレットと、レーザ加工が施された加工済ワークＷｓを載せたスキットパレットとをチェンジする。レーザ加工機１００は、第一の加工前ワークＷｆへのレーザ加工を行う。

レーザ加工機１００によるレーザ加工が終了すると、加工済ワークＷｓを載せたスキットパレットがレーザ加工機１００から搬出される。

一方、ワークストッカー１０の内側に移動した第二搬送ユニット３０は、図９に示す第七工程において、載置エリアＳに加工済ワークＷｓを降下する動作を実行する。

第二搬送ユニット３０が載置エリアＳに加工済ワークＷｓを降下する動作を実行している間に、トラバーサ５０は、ワークストッカー１０に積層された保持パレット１１から第二搬送ユニット３０に設けられたワーク載置部３５に第二の加工前ワークＷｆを移動する。

図３に示す状態に戻って、第二搬送ユニット３０は、ワーク載置部３５に、第二の加工前ワークＷｆを載せた状態で、ワークストッカー１０の内側からパレットチェンジャ４１の上方に移動する。

続いて、図４に示すように、第二搬送ユニット３０がパレットチェンジャ４１の上方への移動を完了すると、第二搬送ユニット３０は、図５から図７に示すように、パレットチェンジャ４１のスキットパレットに載置された加工済ワークＷｓを取り上げる動作を開始する。

第二搬送ユニット３０は、アーム３４を降下させて、加工済ワークＷｓを抱え上げる。

第二搬送ユニット３０が加工済ワークＷｓを抱え上げるためにパレットチェンジャ４１の上方に留まっている間に、第一搬送ユニット２０におけるバキュームローダ２２が第二搬送ユニット３０に設けられたワーク載置部３５に向けて降下する。

バキュームローダ２２は、ワーク載置部３５から第二の加工前ワークＷｆを吸着し、吊り下げ支持する。

ワーク載置部３５から第二の加工前ワークＷｆを取り上げられた第二搬送ユニット３０は、図７に示すように、パレットチェンジャ４１から取得した加工済ワークＷｓを抱えて、ワークストッカー１０に向けて移動を開始する。

第二搬送ユニット３０がワークストッカー１０の内側への移動を完了すると、バキュームローダ２２は、第二の加工前ワークＷｆを降下させて、パレットチェンジャ４１にセットされたスキットパレットに載せる。

パレットチェンジャ４１は、レーザ加工機１００への第二の加工前ワークＷｆが載せられたスキットパレットと、レーザ加工が施された加工済ワークＷｓを載せたスキットパレットとをチェンジする。レーザ加工機１００は、第二の加工前ワークＷｆへのレーザ加工を行う。

レーザ加工機１００によるレーザ加工が終了すると、加工済ワークＷｓを載せたスキットパレットがレーザ加工機１００から搬出される。

一方、ワークストッカー１０の内側に移動した第二搬送ユニット３０は、図８及び図９に示すように、載置エリアＳに加工済ワークＷｓを降下する動作を実行する。

第二搬送ユニット３０が載置エリアＳに加工済ワークＷｓを降下する動作を実行している間に、トラバーサ５０は、ワークストッカー１０に積層された保持パレット１１から第二搬送ユニット３０に設けられたワーク載置部３５に第三の加工前ワークＷｆを移動する。

第二搬送ユニット３０は、ワーク載置部３５に、第三の加工前ワークＷｆを載せた状態で、ワークストッカー１０の内側からパレットチェンジャ４１の上方に移動する。

搬送システム１は、以上の工程を繰り返すことにより、レーザ加工機１００による加工済ワークＷｓを回収する動作の一部を利用して加工前ワークＷｆをレーザ加工機１００へ向けて搬送することができる。

［効果］
本実施形態に係る搬送システム１によれば、加工前ワークＷｆが保管されるワークストッカー１０と、レーザ加工機１００への加工前ワークＷｆの搬入を待機する待機エリア４０の上方に昇降可能に設けられ、待機エリア４０に加工前ワークＷｆを搬送する第一搬送ユニット２０と、第一搬送ユニット２０よりも下方において、ワークストッカー１０と待機エリア４０の上方との間を移動可能とされており、レーザ加工機１００により加工されて待機エリア４０に搬出された加工済ワークＷｓをワークストッカー１０に搬送する第二搬送ユニット３０とを備える。また、当該搬送システム１において、第二搬送ユニット３０は、第一搬送ユニット２０側に加工前ワークＷｆが載置されるワーク載置部３５を有する。

従来の搬送システムでは、ワークストッカーから加工前ワークＷｆを待機エリアに搬送する動作と、加工後ワークを待機エリア４０からワークストッカーに搬送する動作とは、それぞれ別のユニットを用いて、個別に行わざるを得なかった。

これに対して、本実施形態に係る搬送システム１によれば、ワークストッカー１０と待機エリア４０の上方との間を移動可能とされている第二搬送ユニット３０に加工前ワークＷｆを載置するワーク載置部３５を設けたことにより、待機エリア４０（パレットチェンジャ４１）からワークストッカー１０に加工済ワークＷｓを回収し終えた第二搬送ユニット３０のワーク載置部３５に、次に加工する加工前ワークＷｆを載置することができる。

このため、ワークストッカー１０からパレットチェンジャ４１への加工前ワークＷｆの搬送には、加工済ワークＷｓをワークストッカー１０に搬送する第二搬送ユニット３０の戻り動作、すなわち、第二搬送ユニット３０がワークストッカー１０からパレットチェンジャ４１の上方に向けた移動を利用することができる。

これにより、搬送システム１によれば、従来、別々のユニットにより行われていた、ワークストッカーから加工前ワークＷｆを待機エリアに搬送する動作と、加工後ワークを待機エリアからワークストッカーに搬送する動作とを、第二搬送ユニット３０による一回の往復動作によって完結することができる。

したがって、搬送システム１によれば、レーザ加工機１００への加工前ワークＷｆと加工済ワークＷｓの搬送動作を効率よく行うことができる。

また、第二搬送ユニット３０に加工前ワークＷｆを載置するワーク載置部３５を設けたことにより、レーザ加工機１００への加工前ワークＷｆの搬入を待機する待機エリア４０（パレットチェンジャ４１）に加工前ワークＷｆを搬送する第一搬送ユニット２０を、Ｘ方向及びＹ方向において固定することができる。

したがって、ワークストッカー１０から加工前ワークＷｆをパレットチェンジャ４１に搬送するために、第一搬送ユニット２０を搬送システム１の幅方向に駆動するための駆動機構が不要となる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

実施形態において、図３から図９を用いて説明した第一工程から第七工程は、説明の便宜上の区分けであって、第一搬送ユニット２０が第二搬送ユニット３０から加工前ワークＷｆを取得する動作と、第二搬送ユニット３０がパレットチェンジャ４１から加工済ワークＷｓを取得する動作の連携は、上述した流れに限定されない。

本実施形態において、ワークストッカー１０では、加工前ワークＷｆのみがワーク載置部３５に移送される構造とされていてもよい。

１ 搬送システム
１０ ワークストッカー
１１ 保持パレット
２０ 第一搬送ユニット
２２ バキュームローダ
２３ 昇降機構
３０ 第二搬送ユニット
３１ 梁
３２ 水平軌道
３３ 駆動機構
３４ アーム
３５ ワーク載置部
４０ 待機エリア
４１ パレットチェンジャ
４２ 板状桟部（スラット）
４３ スキッドパレット
５０ トラバーサ
５１ トラバーサガイド
Ｓ 載置エリア
Ｗｆ 加工前ワーク
Ｗｓ 加工済ワーク

Claims (2)

1. ワークを加工する加工装置に前記ワークを搬送する搬送システムであって、
   加工前ワークが保管されるワークストッカーと、
   前記加工装置への前記加工前ワークの搬入を待機する待機エリアの上方に設けられ、前記加工前ワークを前記待機エリアの上方における水平位置から前記待機エリアまでの範囲で昇降させる第一搬送ユニットと、
   前記水平位置よりも下方の水平軌道において、前記ワークストッカーと前記待機エリアの上方との間を移動可能とされており、前記加工装置により加工されて前記待機エリアに搬出された加工済ワークを前記ワークストッカーに搬送する第二搬送ユニットと、
   を備え、
   前記第二搬送ユニットは、前記第一搬送ユニット側に前記加工前ワークが載置されるワーク載置部と、
   前記加工済ワークの平面方向に並んで配列され、前記加工済ワークを支持するための複数のアームを有するフォークユニットと、
   前記待機エリアから前記ワークストッカーに亘って水平方向に伸長する前記水平軌道上で前記フォークユニットを移動させるとともに、前記水平軌道に対して前記待機エリア側で当該フォークユニットを保持する駆動機構と、を有し、
   前記ワーク載置部が前記水平軌道に対して前記フォークユニットの背面に設けられ、前記駆動機構に固定されたワーク保持体として構成される、
   搬送システム。
2. 請求項１に記載の搬送システムであって、
   前記第一搬送ユニットは、前記第二搬送ユニットが前記待機エリアと前記第一搬送ユニットとの間に位置した際に、前記ワーク載置部から前記加工前ワークを取得し、
   前記第一搬送ユニットは、前記第二搬送ユニットが前記加工済ワークを取得して前記ワークストッカーまで移動した後、前記加工前ワークを前記待機エリアに向けて降下させる、
   搬送システム。

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