JP2020142281A - ワーク搬入出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】加工済みのワーク、フォーク爪、又はワーククランプの破損を防止すると共に、ワーク搬入出システムの安定した連続運転を維持すること。【解決手段】ワーク搬入出システム10は、レーザ加工機12で加工されたワークWを支持する加工パレット34と、加工パレット34の側方から加工パレット34に対してY軸方向へ移動可能に設けられたキャリッジ46と、を備えている。キャリッジ46に複数のフォーク爪60が設けられ、各フォーク爪60が加工パレット34に対して相対的に昇降可能に構成されている。各フォーク爪60が循環走行可能な無端部材64をY軸方向に沿って有している。加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に複数のフォーク爪60を挿入する際における、無端部材64の支持側の走行方向がキャリッジ46の移動方向と逆方向になっている。【選択図】図1

Description

本発明は、レーザ加工機への板状のワーク(板金)の搬入及びレーザ加工機からの加工済みのワークの搬出を行うワーク搬入出システムに関する。
従来から、レーザ加工機の長時間の自動運転を行うためにワーク搬入出システムが用いられている。ワーク搬入出システムの構成のうち、加工済みのワークの搬出等の処理に関する構成について説明すると、次の通りである。
ワーク搬入出システムは、レーザ加工機で加工されたワークを支持する加工パレットと、加工パレットの側方から加工パレットに対して前後方向へ移動可能なキャリッジとを備えている。また、キャリッジには、加工済みのワークを支持する片持ち式の複数のフォーク爪が設けられている。複数のフォーク爪は、加工パレットに対して相対的に昇降可能に構成されている。各フォーク爪は、循環走行可能な無端部材としての無端チェーンを前後方向に沿って有している。
従って、レーザ加工後に、加工パレットをレーザ加工機の搬入出側へ移動させることにより、レーザ加工機から加工済みのワークを搬出する。そして、キャリッジを前後方向の一方側(後方向)へ移動させることにより、加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数のフォーク爪を挿入させる。更に、複数のフォーク爪を加工パレットに対して相対的に上昇させることにより、複数の無端チェーンによって加工済みのワークを下方向から支持した状態で、複数のフォーク爪が加工パレットから加工済みのワークを受け取る。
複数のフォーク爪による加工済みのワークの受取後に、キャリッジを前後方向の一方側へ移動させることにより、加工済みのワークを所定の集積部の上方に位置させる。そして、キャリッジを前後方向の他方側(前方向)へ移動させながら、複数の無端チェーンの支持側(上側)の走行方向がキャリッジの移動方向と逆方向でかつ複数の無端チェーンの走行速度がキャリッジの移動速度と同程度になるように、複数の無端チェーンを同期して循環走行させる。これにより、加工済みのワークから複数のフォーク爪を引き出して、加工済みのワークを所定の集積部に集積することができる。
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1に示すものがある。
特開2013−184806号公報
ところで、例えばワークに付けたミクロジョイントが十分に機能しないこと等により、加工パレット上の加工済みのワークにおける製品部分、さん幅部分を含むスケルトン部分がパスライン(支持高さ)よりも垂れ下がることがある。また、レーザ加工によって生じた抜きカスが落下せずに、加工パレットの内側に引っ掛かることがある。このような場合に、加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数のフォーク爪を挿入させると、フォーク爪が加工済みのワークにおける製品部分、スケルトン部分、又は抜きカスに干渉して、加工済みのワーク、フォーク爪、又は加工パレットの一部であるワーククランプに大きな力が働くことなる。その結果、加工済みのワーク、フォーク爪、又はワーククランプの破損を招くと共に、ワーク搬入出システムが異常を検出して運転停止するという問題がある。
そこで、本発明は、前述の問題を解決するために、フォーク爪が加工済みのワークにおける製品部分等の障害物に干渉しても、加工済みのワーク又はフォーク爪等に大きな力が発生することを抑制できる、ワーク搬入出システムを提供することを課題とする。
本発明の実施態様に係るワーク搬入出システムは、レーザ加工機で加工された板状のワーク(板金)を支持する加工パレットと、前記加工パレットの側方から前記加工パレットに対して前後方向へ移動可能に設けられたキャリッジと、前記キャリッジに設けられ、前記加工パレットに対して相対的に昇降可能に構成され、循環走行可能な無端部材を前後方向に沿って有し、前記加工パレット上の加工済みのワークを支持する複数のフォーク爪と、を備えている。前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入する際における、前記無端部材の支持側(上側)の走行方向は、前記キャリッジの移動方向と逆方向になっている。
本発明の実施態様では、前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入する際における、前記無端部材の走行速度は、前記キャリッジの移動速度と同程度に設定されてもよい。
本発明の実施態様によると、レーザ加工後に、前記キャリッジを前後方向の一方側へ移動させることにより、前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入させる。その際に、前記無端部材の支持側の走行方向が前記キャリッジの移動方向と逆方向になるように、複数の前記無端部材を同期して循環走行させる。更に、複数の前記フォーク爪を加工パレットに対して相対的に上昇させることにより、前記無端部材によって加工済みのワークを下方向から支持した状態で、複数の前記フォーク爪が前記加工パレットから加工済みのワークを受け取る。
複数のフォーク爪による加工済みのワークの受取後に、前記キャリッジを前後方向の一方側へ移動させることにより、加工済みのワークを所定の集積部(載置部)の上方に位置させる。そして、前記キャリッジを前後方向の他方側へ移動させながら、前記無端部材の支持側の走行方向が前記キャリッジの移動方向と逆方向でかつ複数の前記無端部材の走行速度が前記キャリッジの移動速度と同程度になるように、複数の前記無端部材を同期して循環走行させる。これにより、加工済みのワークから複数の前記フォーク爪を引き出して、加工済みのワークを所定の集積部に集積(載置)することができる。
ここで、前述のように、前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入する際における、前記無端部材の支持側の走行方向が前記キャリッジの移動方向と逆方向である。そのため、前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入する際に、前記フォーク爪が加工済みのワークにおける製品部分、さん幅部分を含むスケルトン部分、又は抜きカス等の障害物に干渉すると、前記無端部材によってその障害物をすくい上げる。これにより、前記フォーク爪が加工済みのワークにおける製品部分等の障害物に干渉しても、加工済みのワーク、フォーク爪、加工パレットの一部であるワーククランプに大きな力が発生することを抑制できる。
本発明によれば、加工済みのワーク、前記フォーク爪、又は前記ワーククランプの破損を防止すると共に、前記ワーク搬入出システムの安定した連続運転を維持することができる。
図1は、本発明の実施形態に係るワーク搬入出システムの模式的な左側面図である。 図2は、図1におけるII-II線に沿った図である。 図3は、本発明の実施形態に係るワーク搬入出システムの模式的な正面図である。 図4は、フォーク爪を加工パレット上の加工済みのワークの下側に挿入する様子を示す図である。 図5は、本発明の実施形態に係るワーク搬入出システムの制御ブロック図である。
本発明の実施形態について図1から図5を参照して説明する。
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意である。「X軸方向」とは、水平方向の1つであり、本発明の実施形態では、左右方向のことをいう。「Y軸方向」とは、X軸方向に直交する水平方向のことであり、本発明の実施形態では、前後方向のことをいう。また、図面中、「FF」は前方向、「FR」は後方向、「L」は左方向、「R」は右方向、「U」は上方向、「D」は下方向をそれぞれ指している。
図1から図3に示すように、本発明の実施形態に係るワーク搬入出システム10は、レーザ加工機12への板状のワーク(板金)Wの搬入及びレーザ加工機12からの加工済みのワークW’の搬出を行うシステムである。ワーク搬入出システム10は、レーザ加工機12の長時間の自動運転を行うために用いられる。ワーク搬入出システム10の構成の詳細について説明する前に、まず、レーザ加工機12の構成について簡単に説明する。
レーザ加工機12は、X軸方向に延びたベッド14を備えている。ベッド14には、門型の可動フレーム16がX軸方向へ移動可能に設けられており、可動フレーム16は、Y軸方向に延びた水平部16aを有している。また、可動フレーム16の水平部16aには、ワークWに向かって上方向からレーザ光を照射する加工ヘッド18がY軸方向へ移動可能に設けられている。加工ヘッド18は、レーザ光を出力(発振)するレーザ発振器(図示省略)に光学的に接続されている。
続いて、ワーク搬入出システム10の構成の詳細について説明する。
図1から図3に示すように、レーザ加工機12の搬入出側(左側)には、箱枠状の固定フレーム20が設けられており、固定フレーム20は、Y軸方向に延びている。固定フレーム20は、複数の支柱部材22と、適宜の支柱部材22の間に一体的に連結されかつX軸方向又はY軸方向に延びた複数のビーム部材24とを有している。また、固定フレーム20の上部におけるY軸方向の中央部には、箱枠状のサブフレーム26が設けられている。サブフレーム26は、複数の支柱部材28と、適宜の支柱部材28の間に一体的に連結されかつX軸方向又はY軸方向に延びた複数のビーム部材30とを有している。
固定フレーム20内におけるY軸方向の中央部には、後述の加工パレットをレーザ加工機12に対して出入りするための出入エリアEAが形成されている。サブフレーム26内には、ワークWの一枚取りを行うための一枚取りエリアPAが形成されている。また、固定フレーム20内における出入エリアEAの前側には、後述のフォーク爪を待機させるための待機エリアSAが形成されている。固定フレーム20内における出入エリアEAの後側には、加工済みのワークW’を集積するための集積エリアCAが形成されている。
固定フレーム20内におけるY軸方向の中央部には、X軸方向に延びた一対のX軸ガイド32がY軸方向に離隔して設けられており、各X軸ガイド32は、ベッド14の右端側まで延設されている。また、一対のX軸ガイド32には、レーザ加工機12で加工されたワークを支持する加工パレット34がX軸方向へ移動可能に設けられている。換言すれば、レーザ加工機12とその搬入出側との間には、加工パレット34が一対のX軸ガイド32を介してX軸方向へ移動可能に設けられている。
図1から図4に示すように、加工パレット34は、矩形枠状のパレット本体36を備えており、パレット本体36には、ワークWを支持するための複数の支持板(スキッド板)38がX軸方向に間隔を置いて配置されており、各支持板38は、Y軸方向に延びている。各支持板38の上部には、ワークWに点接触する複数の山型の突起38aがY軸方向に間隔を置いて形成されている。また、パレット本体36の左端側には、ワークWの端部を把持する複数(図4では1つのみ図示)のワーククランプ40がX軸方向に間隔を置いて設けられている。加工パレット34は、パレット本体36の適宜位置に設けられたX軸アクチュエータとしてのX軸モータ42(図5参照)の駆動によりX軸方向へ移動する。
図1から図3に示すように、固定フレーム20の上部には、Y軸方向に延びた一対のY軸ガイド44がX軸方向に離隔して設けられている。一対のY軸ガイド44には、複数のワークWを積載するための移動パレット46がY軸方向へ移動可能に設けられている。換言すれば、固定フレーム20の上部には、移動パレット46が一対のY軸ガイド44を介してY軸方向へ移動可能に設けられている。移動パレット46は、加工パレット34の側方(前方)から加工パレット34に対してY軸方向へ移動可能に設けられたキャリッジに相当する。また、移動パレット46は、固定フレーム20の適宜位置に設けられたY軸アクチュエータとしてのY軸モータ48(図5参照)の駆動によりY軸方向へ移動する。
サブフレーム26内(サブフレーム26内の一枚取りエリアPA)には、移動パレット46に積載されたワークWの一枚取りを行う一枚取りユニット50が設けられている。一枚取りユニット50は、周知の構成からなり、昇降可能(上下方向へ移動可能)なパッド支持部材52と、パッド支持部材52に設けられかつワークWの上面を吸着する複数の吸着パッド54とを備えている。
キャレッジとしての移動パレット46の前部には、X軸方向に延びたフォーク爪支持部材56が複数の昇降ガイド(図示省略)を介して昇降可能に設けられている。移動パレット46の前部には、フォーク爪支持部材56を昇降させる昇降アクチュエータとしての複数の昇降シリンダ58が設けられている。また、フォーク爪支持部材56には、加工パレット34上の加工済みのワークW’を支持する片持ち式の複数のフォーク爪60がX軸方向に間隔を置いて設けられている。換言すれば、キャレッジとしての移動パレット46の前部には、複数のフォーク爪60がフォーク爪支持部材56を介して昇降可能に設けられている。各フォーク爪60は、X軸方向に延びており、複数のフォーク爪60は、複数の昇降シリンダ58の駆動により加工パレット34に対して相対的に昇降可能に構成されている。各フォーク爪60を隣接する支持板38間に挿入できるように、複数のフォーク爪60の配置ピッチは、複数の支持板38と同じ配置ピッチに設定されている。
図1から図4に示すように、各フォーク爪60は、フォーク爪支持部材56に設けられた片持ち式のフォーク爪本体62を備えており、フォーク爪本体62は、Y軸方向に延びている。各フォーク爪本体62には、加工済みのワークW’を支持するための無端部材としての無端チェーン64をY軸方向に沿って設けられており、各無端チェーン64は、循環走行可能である。換言すれば、各フォーク爪60は、循環走行可能な無端チェーン64をY軸方向に沿って有している。複数の無端チェーン64は、フォーク爪支持部材56の適宜位置に設けられた走行アクチュエータとしての走行モータ66(図5参照)の駆動により同期して循環走行する。
固定フレーム20内における集積エリアCAには、一対のパレット受け68がX軸方向に離隔して設けられており、各パレット受け68は、Y軸方向に延びている。一対のパレット受け68には、加工済みのワークW’を集積するための集積パレット70が設けられている。また、集積される最上部の加工済みのワークW’を所定の高さ位置に保つために、固定フレーム20内における集積パレット70の下側には、集積パレット70を昇降させるリフター機構72が設けられている。なお、リフター機構72をワーク搬入出システム10の構成から省略してもよい。
図5に示すように、ワーク搬入出システム10は、搬入出プログラムに基づいて、ワーククランプ40、X軸モータ42、Y軸モータ48、一枚取りユニット50、昇降シリンダ58、走行モータ66、及びリフター機構72等を制御(駆動)する制御装置74を備えている。制御装置74は、1つ又は複数のコンピュータによって構成されており、搬入出プログラム等を記憶するメモリと、搬入出プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)とを有している。
図1、図2、図4、及び図5に示すように、制御装置74は、加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に複数のフォーク爪60を挿入する際に、Y軸モータ48及び走行モータ66を次のように制御する。制御装置74は、複数の無端チェーン64の支持側(上側)の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向でかつ複数の無端チェーン64の走行速度が移動パレット46の移動速度と同程度になるように、Y軸モータ48及び走行モータ66を制御する。換言すれば、複数のフォーク爪60は、加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に挿入される際に、複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向になるように、複数の無端チェーン64が同期して循環走行するように構成されている。加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に複数のフォーク爪60を挿入する際における、複数の無端チェーン64の走行速度は、移動パレット46の移動速度と同程度に設定されている。ここで、移動パレット46の移動速度と同程度とは、移動パレット46の移動速度の0.95倍〜1.05倍であることをいう。
制御装置74は、加工済みのワークW’から複数のフォーク爪60を引き出す際に、Y軸モータ48及び走行モータ66を次のように制御する。制御装置74は、複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向でかつ複数の無端チェーン64の走行速度が移動パレット46の移動速度と同程度になるように、Y軸モータ48及び走行モータ66を制御する。換言すれば、複数のフォーク爪60は、加工済みのワークW’から引き出される際に、複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向になるように、複数の無端チェーン64が同期して循環走行するように構成されている。加工済みのワークW’から複数のフォーク爪60を引き出す際における、複数の無端チェーン64の走行速度は、移動パレット46の移動速度と同程度に設定されている。
続いて、本発明の実施形態の作用効果について説明する。
Y軸モータ48の駆動により移動パレット46をY軸方向の一方側(後方向)へ移動させて、一枚取りエリアPAの所定位置に位置決めする。次に、複数の吸着パッド54によって移動パレット46に積載されたワークWを吸着して、一枚取りユニット50によるワークWの一枚取りを行う。そして、Y軸モータ48の駆動により移動パレット46をY軸方向の他方側(前方向)へ移動させて、一枚取りエリアPAから退出させる。
移動パレット46の退出後に、複数の吸着パッド54の吸着状態を解除して、一枚取りユニット50から出入エリアEAの所定位置に位置した加工パレット34にワークWをセットする。そして、X軸モータ42の駆動により加工パレット34をX軸方向の一方側(右方向、レーザ加工機12側)へ移動させて、ベッド14の所定位置に位置決めする。これにより、レーザ加工機12にワークWを搬入することができる。
ワークWの搬入後に、レーザ加工機12を適宜に稼動させることにより、ワークWに対してレーザ加工を行う。また、レーザ加工中に、前述のように、移動パレット46に積載されたワークWの一枚取りを行って、移動パレット46を一枚取りエリアPAから退出させておく。
レーザ加工後に、X軸モータ42の駆動により加工パレット34をX軸方向の他方側(左方向、レーザ加工機12の搬入出側)へ移動させて、出入エリアEAの所定位置に位置決めする。これにより、レーザ加工機12から加工済みのワークW’を搬出することができる。
加工済みのワークW’の搬出後に、Y軸モータ48の駆動により移動パレット46をY軸方向の一方側へ移動させることにより、加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に複数のフォーク爪60を挿入させる。その際に、走行モータ66の駆動により複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向になるように、複数の無端チェーン64を同期して循環走行させる。更に、複数の昇降シリンダ58の駆動により複数のフォーク爪60を加工パレット34に対して上昇させることにより、複数の無端チェーン64によって加工済みのワークW’を下方向から支持した状態で、複数のフォーク爪60が加工パレット34から加工済みのワークW’を受け取る。
加工済みのワークW’の受取後に、Y軸モータ48の駆動により移動パレット46をY軸方向の一方側へ移動させることにより、加工済みのワークW’を所定の集積部(載置部)である集積パレット70の上方に位置させる。そして、Y軸モータ48の駆動により移動パレット46をY軸方向の一方側へ移動させる。その際に、走行モータ66の駆動により複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向でかつ複数の無端チェーン64の走行速度が移動パレット46の移動速度と同程度になるように、複数の無端チェーン64を同期して循環走行させる。これにより、加工済みのワークW’から複数のフォーク爪60を引き出して、加工済みのワークW’を集積パレット70に集積(載置)することができる。
また、加工済みのワークW’の受取後に、前述のように、一枚取りユニット50から出入エリアEAの所定位置に位置した加工パレット34にワークWを受け渡して、加工パレット34をX軸方向の一方側へ移動させることにより、レーザ加工機12にワークWを搬入する。そして、前述のレーザ加工機12へのワークWの搬入後の動作を繰り返して行う。
ここで、前述のように、複数のフォーク爪60は、加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に挿入される際に、複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向になるように、複数の無端チェーン64が同期して循環走行するように構成されている。換言すれば、加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に複数のフォーク爪60を挿入する際における、複数の無端チェーン64の支持側の走行方向が移動パレット46の移動方向と逆方向になっている。そのため、加工パレット34上の加工済みのワークW’の下側に複数のフォーク爪60を挿入する際に、フォーク爪60が加工済みのワークW’における製品部分、さん幅部分を含むスケルトン部分、又は抜きカス等の障害物Bに干渉すると、図4に示すように、無端チェーン64の先端部によってその障害物Bをすくい上げる。これにより、フォーク爪60が加工済みのワークW’の製品部分等の障害物Bに干渉しても、加工済みのワークW’、フォーク爪60、又はワーククランプ40に大きな力が発生することを抑制できる。特に、前述のように、複数の無端チェーン64の走行速度が移動パレット46の移動速度と同程度に設定されているため、障害物Bと無端チェーン64との相対速度をゼロするか又はゼロに近づけることができ、加工済みのワークW’等に大きな力が発生することを十分かつ確実に抑制できる。
従って、本発明の実施形態によれば、フォーク爪60が加工済みのワークW’における製品部分等の障害物Bに干渉しても、加工済みのワークW’、フォーク爪60、又はワーククランプ40の破損を十分に防止できると共に、ワーク搬入出システム10の安定した連続運転を維持することができる。
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。複数のフォーク爪60を移動パレット46に対して昇降可能に構成する代わりに、加工パレット34を出入エリアEAにおいて昇降可能に構成してもよい。無端部材として無端チェーン64の代わりに、無端ベルトを用いてもよい。
そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されるものでない。
10 ワーク搬入出システム
12 レーザ加工機
14 ベッド
16 可動フレーム
16a 水平部
18 加工ヘッド
20 固定フレーム
22 支柱部材
24 ビーム部材
26 サブフレーム
28 支柱部材
30 ビーム部材
32 X軸ガイド
34 加工パレット
36 パレット本体
38 支持板
38a 突起
40 ワーククランプ
42 X軸モータ(X軸アクチュエータ)
44 Y軸ガイド
46 移動パレット(キャリッジ)
48 Y軸モータ(Y軸アクチュエータ)
50 一枚取りユニット
52 パッド支持部材
54 吸着パッド
56 フォーク爪支持部材
58 昇降シリンダ(昇降アクチュエータ)
60 フォーク爪
62 フォーク爪本体
64 無端チェーン(無端部材)
66 走行モータ(走行アクチュエータ)
68 パレット受け
70 集積パレット
72 リフター機構
74 制御装置
EA 出入エリア
PA 一枚取りエリア
SA 待機エリア
CA 集積エリア
W ワーク
W’ 加工済みのワーク

Claims (2)

  1. レーザ加工機で加工された板状のワークを支持する加工パレットと、
    前記加工パレットの側方から前記加工パレットに対して前後方向へ移動可能に設けられたキャリッジと、
    前記キャリッジに設けられ、前記加工パレットに対して相対的に昇降可能に構成され、循環走行可能な無端部材を前後方向に沿って有し、前記加工パレット上の加工済みのワークを支持する複数のフォーク爪と、を備え、
    前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入する際における、前記無端部材の支持側の走行方向は、前記キャリッジの移動方向と逆方向になっていることを特徴とするワーク搬入出システム。
  2. 前記加工パレット上の加工済みのワークの下側に複数の前記フォーク爪を挿入する際における、前記無端部材の走行速度は、前記キャリッジの移動速度と同程度に設定されていることを特徴とする請求項1に記載のワーク搬入出システム。
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