JPH0615487A - ワークの切断・搬出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】板材から所定形状のワークを切断して、これを
搬出する作業の効率を向上させる。 【構成】板材１上のワークＷＫ２の切断位置を示すデー
タが作成され、この切断位置データを記憶する段階で、
板材１上のワークＷＫ２の重心位置Ｇ３を示す重心位置
データ（Ｘ3 、Ｙ3 ）および板材１上のワークＷＫ２の
姿勢角度θ3 を示す姿勢角データθ3 も同時に記憶され
る。記憶された切断位置データに基づいて、板材１から
ワークＷＫ２が切断される。つぎに記憶された重心位置
データ（Ｘ3 、Ｙ3 ）に基づいて、切断されたワークＷ
Ｋ２が落下等しないように所定位置（Ｘ3 、Ｙ3 ）でク
ランプされる。記憶された姿勢角データθ3 に基づい
て、クランプされたワークＷＫ２が所定角度ーθ3 回転
され所望の姿勢角度０°にされる。この姿勢角度０°で
ワークＷＫ２が所定位置Ｊに載置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板材から所定形状のワ
ークを切断して、これを所定位置に載置する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機等の切断装置においては、
図４（ａ）に示すようにその日の生産計画等に応じて、
１枚の板材１から形状の異なる複数種類のワークＷＫ´
１、ＷＫ´２、ＷＫ´３をそれぞれ複数枚切り取る作業
が行われる。それらの切り取り位置は、コスト低減等の
ために、切り取られた残りの残枠が最小面積となるよう
ＣＡＤ（コンピュータ援用設計）によって決定される。
こうした切り取り位置の配置の決定過程のことを通常
「ネスティング」と称している。かかるネスティングが
終了すると、切り取り位置を示すデータに基づき切断装
置が制御され、ワークが切り取られる。しかる後、ワー
クＷＫ´１、ＷＫ´２、ＷＫ´３がバキュームカップを
有したマニプレータによりクランプされ、図４（ｂ）に
示すようにパレット２内に積載される。

【０００３】ここで、各ワークＷＫ´１、ＷＫ´２、Ｗ
Ｋ´３を落下等させずに安全にパレット２内に搬出する
には、各ワークの重心位置（これを×印で示す）におい
てバキュームカップを作動させてクランプする必要があ
る。また、パレット２内には同図（ｂ）に示すようにワ
ークの種類ＷＫ´１、ＷＫ´２、ＷＫ´３ごとに定めれ
た所定の姿勢で順次積載していく必要がある。そのため
には、ネスティングによってバラバラとなっている板材
上１の姿勢（図４（ａ）におけるワークＷＫ´１参
照）、板材１上の重心位置を個々のワークごとに、捕ら
える必要がある。

【０００４】そこで、従来は、板材１の面をＣＣＤカメ
ラ等の視覚センサにより撮像し、撮像結果から各ワーク
の重心位置および各ワークの姿勢角のデータを得て、こ
れらデータに基づき上記マニプレータを制御するように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここに上記マニプレー
タとしては、たとえば多関節のロボットが使用されるこ
とが多く、ワークをクランプし、これを所定角度だけ回
転させ、所定位置に所定の姿勢角をもって載置するまで
の一連の動きに応じた処理プログラムを各軸ごとに作成
する必要がある。しかも、その処理プログラムの内容
は、ワーク個々の重心位置および姿勢角が異なれば、そ
れに応じた軌跡のものを作成する必要がある。 したが
って、ワークが切り取られた後に、個々のワークの重心
位置および姿勢角をカメラで捕らえ、その結果から処理
プログラムを作成していたのでは、ワークが切り取られ
てから、ワークが実際にクランプされるまでに多大な時
間を要し、作業効率が大幅に損なわれることになってい
る。

【０００６】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、作業効率が損なわれることなく、切断された
ワークを迅速に搬出することができる装置を提供するこ
とをその目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
板材から所定形状のワークを切断し、切断されたワーク
を所定位置に載置するワークの切断・搬出装置におい
て、前記板材上のワークの切断位置を示すデータを作成
し、この切断位置データを記憶するとともに、前記板材
上のワークの重心位置を示す重心位置データおよび前記
板材上のワークの姿勢角度を示す姿勢角データを記憶す
る記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている切断位置
データに基づき前記板材から前記ワークを切断する切断
手段と、前記記憶手段に記憶されている重心位置データ
に基づき前記切断手段によって切断されたワークを所定
位置でクランプするとともに、前記記憶手段に記憶され
ている姿勢角データに基づき前記クランプされたワーク
を所定角度回転させて所定の姿勢角度で前記所定位置に
載置するマニプレータとを具えている。

【０００８】

【作用】かかる構成によれば、板材上のワークの切断位
置を示すデータが作成され、この切断位置データを記憶
する段階で、板材上のワークの重心位置を示す重心位置
データおよび板材上のワークの姿勢角度を示す姿勢角デ
ータも同時に記憶される。そして、記憶された切断位置
データに基づいて、板材からワークが切断される。そし
て、記憶された重心位置データに基づいて、切断された
ワークが落下等しないように所定位置でクランプされ
る。そして、記憶された姿勢角データに基づいて、クラ
ンプされたワークが所定角度回転され所定の姿勢角度に
される。しかるのち、この姿勢角度でワークが所定位置
に載置される。ここに、重心位置データおよび姿勢角デ
ータは、ワークの切断前に記憶されておかれるので、ワ
ーク切断前または切断中に、上記記憶データに基づきマ
ニプレータによる搬出作業を記述した処理プログラムの
作成が可能となる。したがって、切断終了後にワークを
クランプし載置するまでの一連の搬出作業が即座に開始
され、作業時間が大幅に短縮される。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るワーク切
断・搬出装置の実施例について説明する。

【００１０】図１は実施例の装置構成を示す上面図であ
り、同図に示すように実施例装置は大きくは、搬入され
た板材１から所定形状のワークＷＫを切断するレーザ加
工機３と、このレーザ加工機３により加工されたワーク
ＷＫをクランプしてパレット２内の所定位置に積載する
ロボット１０とから構成されている。

【００１１】レーザ加工機３は、周知のように、素材と
なる板材１が搬入される補助テーブル４と、たとえばロ
ーラコンベアより成り補助テーブル４上の板材１を加工
部６の所定位置まで搬送する搬送部５と、レーザ発振部
７で発振されたレーザ光によって板材１から所定形状の
ワークＷＫを切断する加工を行う加工部６と、上記加工
部６をＮＣ制御するとともに、ロボット１０を後述する
よう制御するＮＣ制御部８と、加工部６における加工が
終了した板材１がローラコンベア等で搬送され、載置し
ておかれる搬出台９とから構成されている。

【００１２】一方、ロボット１０は、たとえば垂直多関
節ロボットであり、アーム１１の先端には、切断された
ワークＷＫを吸着することによりクランプするバキュー
ムカップ１２が配設されている。ロボット１０は矢印Ａ
に示すように搬出台９内の任意の位置からパレット２内
の任意の位置までワークＷＫを搬送できる動作範囲を有
しており、また矢印Ｂに示すようバキュームカップ１２
によりクランプされたワークＷＫを水平面において回転
させて任意の姿勢にする手首軸を有している。なお、ロ
ボット１０によりワークＷＫが搬出された後、残枠は所
定の方法により搬出される。

【００１３】図２は上記ＮＣ制御部８で実行される処理
の手順を示し、図３はかかる処理内容の説明図である。

【００１４】図２に示すように、まず生産すべきワーク
に関するデータが読み出される。すなわち、図１の装置
が生産ラインの一部であると想定すると、その日に生産
すべき製品の種類、個数等の製品データが上位のコンピ
ュータからＮＣ制御部８にダウンロードされる。一方に
おいて、ＮＣ制御部８の図示せぬメモリには、レーザ加
工機３で加工され得るワークの寸法等に関する寸法デー
タがワークの種類ごとに記憶されている。そこで、ダウ
ンロードされた製品データに基づき、その日に加工すべ
きワークの種類、個数を決定するととともに、素材とな
る板材１の寸法等を決定する。しかるのち、加工すべき
ワークに関する寸法データが上記メモリから読み出され
る。なお、上記メモリにはワークの種類ごとに、加工部
６による加工の手順を示す加工用ＮＣデータが、またワ
ークの種類ごとに、ロボット１０によるワークのクラン
プ、搬送、積載といった一連の搬出手順を示すロボット
制御用データが記憶されており、これらも加工すべきワ
ークの種類に対応するものが読み出される（ステップ１
０１）。

【００１５】つぎに、ＣＡＤによるネスティングが行わ
れる。なお、ＣＡＤのプログラムも上記メモリに記憶さ
れている。

【００１６】すなわち、図３（ａ）に示すように、加工
すべきワークとして長方形状のワークＷＫ１と、直角三
角形状のワーク２が決定されたものとする。すると、ワ
ークＷＫ１、ＷＫ２の寸法データに基づき板材１枚当た
り残枠面積が最小となるように、それらワークＷＫ１、
ＷＫ２の切り取り位置（ライン）が搬出台９上のＸ−Ｙ
２次元座標位置として決定される。なお、図３（ａ）で
は板材１の右部を省略している（ステップ１０２）。

【００１７】こうして切り取り位置が決定されると、こ
の切り取り位置と上記加工用ＮＣデータに基づいて切断
加工用のＮＣプログラムが作成され、後述する加工作業
のためにメモリに記憶される。なお、このＮＣプログラ
ムは図３（ａ）に示す５枚のワークＷＫ１と８枚のワー
クＷＫ２それぞれ切り取りラインに沿って順次切断して
いく加工手順を内容とするものである。

【００１８】一方において、５枚のワークＷＫ１の重心
位置Ｇ１、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７と、８枚のワークＷ
Ｋ２の重心位置Ｇ２、Ｇ３、Ｇ８、Ｇ９、Ｇ１０、Ｇ１
１、Ｇ１２、Ｇ１３が求められる。ここで、各重心位置
も、搬出台９上のＸ−Ｙ２次元座標位置として表され、
たとえば板材１の左下のコーナＣを原点としたＸーＹ２
次元座標位置で表される。

【００１９】さらに、各ワークの姿勢角θも求められ
る。いま、同図（ｂ）に示すように、ワークＷＫ１につ
いては長辺ＤがＸ軸と平行となっている姿勢を姿勢角θ
＝０°と定義する。また、ワークＷＫ２については頂点
Ｉを原点としたとき直角をなす辺のうちの長辺ＦがＸの
プラス軸であり、かつ短辺ＨがＹのプラス軸となってい
る姿勢を姿勢角θ＝０°と定義する。このようにθ＝０
°のときを基準の姿勢とすれば、逆に姿勢角θがわかれ
ば基準の姿勢に対する姿勢がわかる。

【００２０】以上のようにして各ワークごとに重心位置
および姿勢角を示すデータが取得され、メモリに記憶さ
れる。

【００２１】因みに、ワークＷＫ１のうち一番下の重心
Ｇ１のワークについては、 ＷＫ１：（Ｘ1 、Ｙ1 、θ1 ） というワークの種類ＷＫ１、重心位置Ｇ１（Ｘ1 、Ｙ1
）、姿勢角θ1 （＝０°）を示すデータが記憶され
る。同様に、ワークＷＫ２のうち一番下の重心Ｇ２のワ
ークについては、 ＷＫ２：（Ｘ2 、Ｙ2 、θ2 ） というワークの種類ＷＫ２、重心位置Ｇ２（Ｘ2 、Ｙ2
）、姿勢角θ2 （＝０°）を示すデータが記憶され
る。

【００２２】そして、その上の重心Ｇ３のワークについ
ては、 ＷＫ２：（Ｘ3 、Ｙ3 、θ3 ） というワークの種類ＷＫ２、重心位置Ｇ３（Ｘ3 、Ｙ3
）、姿勢角θ3 （＝１８０°）を示すデータが記憶さ
れる。他のワークについても同様なデータが取得され、
メモリに記憶される（ステップ１０３）。

【００２３】つぎに、所定のタイミングで素材となる板
材１の搬入が開始され、上記作成された切断加工用ＮＣ
プログラムにしたがって加工部６が制御される。この結
果、図３（ａ）に示す形状に各ワークが順次切りとられ
ていく（ステップ１０４）。切断加工の開始に伴い、同
図（ｂ）に示すルーチンの割り込みがかかり、ステップ
１０３で記憶された重心位置データおよび姿勢角データ
が読み出される（ステップ２０１）。そしてこれら読み
出されたデータと上記ロボット制御用データとに基づき
ロボット１０を制御するロボット制御用プログラムが作
成される。ここで、ロボット制御用データは、ワークの
種類に応じた、パレット２内における積載位置および積
載姿勢を示すデータを含んでいる。この結果、たとえ
ば、図３（ｂ）に示すようにワークＷＫ１に関しては、
重心がパレット２内の所定位置Ｅに一致するとともに姿
勢角θが０°となるように載置されなければならないこ
とが明らかになる。また、ワークＷＫ２に関しても、重
心がパレット２内の所定位置Ｊに一致するとともに姿勢
角θが０°となるように載置されなければならないこと
が明らかになる。

【００２４】そこで、重心Ｇ１のワークＷＫ１に関して
は、位置（Ｘ1 、Ｙ1 ）でバキュームカップ１２を作動
させ、その後手首を回転させずに同一姿勢の状態でパレ
ット１２内の位置Ｅに重心Ｇ１を一致させて載置するた
めの制御プログラムが作成される。

【００２５】同様にして、重心Ｇ２のワークＷＫ２に関
しては、位置（Ｘ2 、Ｙ2 ）でバキュームカップ１２を
作動させ、その後手首を回転させずに同一姿勢の状態で
パレット１２内の位置Ｊに重心Ｇ２を一致させて載置す
るための制御プログラムが作成される。

【００２６】また、重心Ｇ３のワークＷＫ２は姿勢角θ
3 が１８０°であり、搬出台９上の姿勢（θ3 ＝１８０
°）とパレット２内における姿勢（θ＝０°）とが異な
っている。そこで、重心Ｇ３のワークＷＫ２に関して
は、位置（Ｘ3 、Ｙ3 ）でバキュームカップ１２を作動
させ、その後手首を所定角度ψ（＝ー１８０°）逆方向
に回転させ基準の姿勢に戻してやり、パレット１２内の
位置Ｊに重心Ｇ３を一致させて載置するための制御プロ
グラムが作成されることになる。他のワークについても
同様な制御プログラムが作成される（ステップ２０
２）。

【００２７】上記ステップ２０２の処理は、切断加工が
終了（ステップ１０５の判断ＹＥＳ）するまでの間に行
うことができる。

【００２８】そして、切断加工が終了すると（ステップ
１０５の判断ＹＥＳ）、上記作成されたロボット制御用
プログラムに基づきロボット１０が駆動制御される。こ
の結果、たとえば、重心Ｇ３のワークＷＫ２に関してロ
ボット１０の動きを説明すると、まず、各軸が駆動され
バキュームカップ１２が搬出台９上の位置（Ｘ3 、Ｙ3
）に位置される。ついでバキュームカップ１２が作動
された後、各軸が駆動されクランプされたワークがリフ
トされる。ついで、各軸が駆動されワークがパレット２
内に搬送されるとともに、手首軸がー１８０°逆方向に
回転されてワークが基準の姿勢に戻される。ついで、各
軸が駆動され、ワークの重心Ｇ３がパレット１２内の位
置Ｊに一致され、かかる状態でワークがアンクランプさ
れパレット２内に載置される。このように、ロボット制
御プログラムに基づいて各ワークがパレット２内に所定
の姿勢でかつ所定位置に順次積載されていく。しかも、
その搬出作業は、切断加工中にすでに作成された制御プ
ログラムに基づいて行われるので、間断なく短時間で行
われる（ステップ１０６）。

【００２９】以上説明したように実施例によれば、切断
加工後に各ワークの重心位置、姿勢角を検出するのでは
なく、切断加工前に、それらをデータとして記憶するよ
うにしたので、切断加工が終了した段階で即座に搬出作
業を開始できる。このため、作業効率が飛躍的に向上す
る。

【００３０】なお、実施例では、切断加工する装置とし
てレーザ加工機を想定したが、これに限定されることな
く、同様な切断加工を行うことができるのであればウオ
ータジェット、タレットパンチプレス、プラズマ加工機
等任意の切断加工装置を使用することができる。

【００３１】また、実施例では、一台のロボット１０に
よって搬出作業が行われる場合を想定したが、これに限
定されることなく同様な作業をなし得ることができるな
らば、任意の形態のマニプレータを使用することができ
る、たとえば、ワークを搬出台９よりクランプしてリフ
トさせるリフタと、先端にハンドを有したロボットとを
設け、リフタによってリフトされたワークをロボットの
ハンドにより把持しパレット内まで搬送するようにして
もよい。

【００３２】また、実施例では、搬出台９上のワークを
吸着するアクチュエータとして、負圧の作用によって吸
着するバキュームカップ１２を想定しているが、これに
限定されることなく磁気の作用によって吸着するタイプ
を使用することもでき、搬出台９上のワークをクランプ
できるものであれば任意のアクチュエータの使用が可能
である。

【００３３】また、実施例では、切断加工が行われてい
る間に、ロボット制御用プログラムを作成するようにし
ているが、切断加工開始前に同制御用プログラムを作成
するようにしてもよい。

【００３４】また、実施例では、装置が生産ラインの一
部として機能することを想定して説明したが、本発明と
しては単独の装置としても実施可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、切
断加工前に、各ワークの重心位置および姿勢角がデータ
として記憶されるので、切断加工が終了した段階で即座
にワーク搬出作業を開始でき、しかも間断なく行うこと
ができる。このため作業効率が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るワーク切断・搬出装置の実
施例の構成を示す上面図である。

【図２】図２は実施例の処理手順を示すフローチャート
である。

【図３】図３は図２に示す処理手順を説明する説明図で
ある。

【図４】図４は従来技術を説明するために用いた図であ
る。

【符号の説明】

１ 板材 ２ パレット ３ レーザ加工機 ８ ＮＣ制御部 １０ ロボット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材から所定形状のワークを切断
   し、切断されたワークを所定位置に載置するワークの切
   断・搬出装置において、 前記板材上のワークの切断位置を示すデータを作成し、
   この切断位置データを記憶するとともに、前記板材上の
   ワークの重心位置を示す重心位置データおよび前記板材
   上のワークの姿勢角度を示す姿勢角データを記憶する記
   憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている切断位置データに基づき
   前記板材から前記ワークを切断する切断手段と、 前記記憶手段に記憶されている重心位置データに基づき
   前記切断手段によって切断されたワークを所定位置でク
   ランプするとともに、前記記憶手段に記憶されている姿
   勢角データに基づき前記クランプされたワークを所定角
   度回転させて所定の姿勢角度で前記所定位置に載置する
   マニプレータとを具えたワークの切断・搬出装置。